]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
nbd: add set flags ioctl
[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 static inline int free_pages_check(struct page *page)
601 {
602         if (unlikely(page_mapcount(page) |
603                 (page->mapping != NULL)  |
604                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
605                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
606                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
607                 bad_page(page);
608                 return 1;
609         }
610         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
611                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
612         return 0;
613 }
614
615 /*
616  * Frees a number of pages from the PCP lists
617  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
618  * count is the number of pages to free.
619  *
620  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
621  * see if this freeing clears that state.
622  *
623  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
624  * pinned" detection logic.
625  */
626 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
627                                         struct per_cpu_pages *pcp)
628 {
629         int migratetype = 0;
630         int batch_free = 0;
631         int to_free = count;
632
633         spin_lock(&zone->lock);
634         zone->all_unreclaimable = 0;
635         zone->pages_scanned = 0;
636
637         while (to_free) {
638                 struct page *page;
639                 struct list_head *list;
640
641                 /*
642                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
643                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
644                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
645                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
646                  * lists
647                  */
648                 do {
649                         batch_free++;
650                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
651                                 migratetype = 0;
652                         list = &pcp->lists[migratetype];
653                 } while (list_empty(list));
654
655                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
656                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
657                         batch_free = to_free;
658
659                 do {
660                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
661
662                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
663                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
664                         list_del(&page->lru);
665                         mt = get_freepage_migratetype(page);
666                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
667                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
668                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
669                         if (is_migrate_cma(mt))
670                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
671                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
672         }
673         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
674         spin_unlock(&zone->lock);
675 }
676
677 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
678                                 int migratetype)
679 {
680         spin_lock(&zone->lock);
681         zone->all_unreclaimable = 0;
682         zone->pages_scanned = 0;
683
684         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
685         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
686                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
687         spin_unlock(&zone->lock);
688 }
689
690 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
691 {
692         int i;
693         int bad = 0;
694
695         trace_mm_page_free(page, order);
696         kmemcheck_free_shadow(page, order);
697
698         if (PageAnon(page))
699                 page->mapping = NULL;
700         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
701                 bad += free_pages_check(page + i);
702         if (bad)
703                 return false;
704
705         if (!PageHighMem(page)) {
706                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
707                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
708                                            PAGE_SIZE << order);
709         }
710         arch_free_page(page, order);
711         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
712
713         return true;
714 }
715
716 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
717 {
718         unsigned long flags;
719         int migratetype;
720
721         if (!free_pages_prepare(page, order))
722                 return;
723
724         local_irq_save(flags);
725         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
726         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
727         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
728         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
729         local_irq_restore(flags);
730 }
731
732 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
733 {
734         unsigned int nr_pages = 1 << order;
735         unsigned int loop;
736
737         prefetchw(page);
738         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
739                 struct page *p = &page[loop];
740
741                 if (loop + 1 < nr_pages)
742                         prefetchw(p + 1);
743                 __ClearPageReserved(p);
744                 set_page_count(p, 0);
745         }
746
747         set_page_refcounted(page);
748         __free_pages(page, order);
749 }
750
751 #ifdef CONFIG_CMA
752 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
753 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
754 {
755         unsigned i = pageblock_nr_pages;
756         struct page *p = page;
757
758         do {
759                 __ClearPageReserved(p);
760                 set_page_count(p, 0);
761         } while (++p, --i);
762
763         set_page_refcounted(page);
764         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
765         __free_pages(page, pageblock_order);
766         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
767 }
768 #endif
769
770 /*
771  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
772  * Please do not alter this order without good reasons and regression
773  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
774  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
775  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
776  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
777  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
778  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
779  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
780  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
781  *
782  * -- wli
783  */
784 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
785         int low, int high, struct free_area *area,
786         int migratetype)
787 {
788         unsigned long size = 1 << high;
789
790         while (high > low) {
791                 area--;
792                 high--;
793                 size >>= 1;
794                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
795
796 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
797                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
798                         /*
799                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
800                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
801                          * Corresponding page table entries will not be touched,
802                          * pages will stay not present in virtual address space
803                          */
804                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
805                         set_page_guard_flag(&page[size]);
806                         set_page_private(&page[size], high);
807                         /* Guard pages are not available for any usage */
808                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
809                                                   migratetype);
810                         continue;
811                 }
812 #endif
813                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
814                 area->nr_free++;
815                 set_page_order(&page[size], high);
816         }
817 }
818
819 /*
820  * This page is about to be returned from the page allocator
821  */
822 static inline int check_new_page(struct page *page)
823 {
824         if (unlikely(page_mapcount(page) |
825                 (page->mapping != NULL)  |
826                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
827                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
828                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
829                 bad_page(page);
830                 return 1;
831         }
832         return 0;
833 }
834
835 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
836 {
837         int i;
838
839         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
840                 struct page *p = page + i;
841                 if (unlikely(check_new_page(p)))
842                         return 1;
843         }
844
845         set_page_private(page, 0);
846         set_page_refcounted(page);
847
848         arch_alloc_page(page, order);
849         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
850
851         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
852                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
853
854         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
855                 prep_compound_page(page, order);
856
857         return 0;
858 }
859
860 /*
861  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
862  * the smallest available page from the freelists
863  */
864 static inline
865 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
866                                                 int migratetype)
867 {
868         unsigned int current_order;
869         struct free_area * area;
870         struct page *page;
871
872         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
873         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
874                 area = &(zone->free_area[current_order]);
875                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
876                         continue;
877
878                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
879                                                         struct page, lru);
880                 list_del(&page->lru);
881                 rmv_page_order(page);
882                 area->nr_free--;
883                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
884                 return page;
885         }
886
887         return NULL;
888 }
889
890
891 /*
892  * This array describes the order lists are fallen back to when
893  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
894  */
895 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
896         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
897         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
898 #ifdef CONFIG_CMA
899         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
900         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
901 #else
902         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
903 #endif
904         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
905         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
906 };
907
908 /*
909  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
910  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
911  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
912  */
913 int move_freepages(struct zone *zone,
914                           struct page *start_page, struct page *end_page,
915                           int migratetype)
916 {
917         struct page *page;
918         unsigned long order;
919         int pages_moved = 0;
920
921 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
922         /*
923          * page_zone is not safe to call in this context when
924          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
925          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
926          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
927          * grouping pages by mobility
928          */
929         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
930 #endif
931
932         for (page = start_page; page <= end_page;) {
933                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
934                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
935
936                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
937                         page++;
938                         continue;
939                 }
940
941                 if (!PageBuddy(page)) {
942                         page++;
943                         continue;
944                 }
945
946                 order = page_order(page);
947                 list_move(&page->lru,
948                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
949                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
950                 page += 1 << order;
951                 pages_moved += 1 << order;
952         }
953
954         return pages_moved;
955 }
956
957 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
958                                 int migratetype)
959 {
960         unsigned long start_pfn, end_pfn;
961         struct page *start_page, *end_page;
962
963         start_pfn = page_to_pfn(page);
964         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
965         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
966         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
967         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
968
969         /* Do not cross zone boundaries */
970         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
971                 start_page = page;
972         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
973                 return 0;
974
975         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
976 }
977
978 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
979                                         int start_order, int migratetype)
980 {
981         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
982
983         while (nr_pageblocks--) {
984                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
985                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
986         }
987 }
988
989 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
990 static inline struct page *
991 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
992 {
993         struct free_area * area;
994         int current_order;
995         struct page *page;
996         int migratetype, i;
997
998         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
999         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1000                                                 --current_order) {
1001                 for (i = 0;; i++) {
1002                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1003
1004                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1005                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1006                                 break;
1007
1008                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1009                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1010                                 continue;
1011
1012                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1013                                         struct page, lru);
1014                         area->nr_free--;
1015
1016                         /*
1017                          * If breaking a large block of pages, move all free
1018                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1019                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1020                          * aggressive about taking ownership of free pages
1021                          *
1022                          * On the other hand, never change migration
1023                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1024                          * pages on different free lists. We don't
1025                          * want unmovable pages to be allocated from
1026                          * MIGRATE_CMA areas.
1027                          */
1028                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1029                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1030                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1031                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1032                                 int pages;
1033                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1034                                                                 start_migratetype);
1035
1036                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1037                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1038                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1039                                         set_pageblock_migratetype(page,
1040                                                                 start_migratetype);
1041
1042                                 migratetype = start_migratetype;
1043                         }
1044
1045                         /* Remove the page from the freelists */
1046                         list_del(&page->lru);
1047                         rmv_page_order(page);
1048
1049                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1050                         if (current_order >= pageblock_order &&
1051                             !is_migrate_cma(migratetype))
1052                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1053                                                         start_migratetype);
1054
1055                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1056                                is_migrate_cma(migratetype)
1057                              ? migratetype : start_migratetype);
1058
1059                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1060                                 start_migratetype, migratetype);
1061
1062                         return page;
1063                 }
1064         }
1065
1066         return NULL;
1067 }
1068
1069 /*
1070  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1071  * Call me with the zone->lock already held.
1072  */
1073 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1074                                                 int migratetype)
1075 {
1076         struct page *page;
1077
1078 retry_reserve:
1079         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1080
1081         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1082                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1083
1084                 /*
1085                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1086                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1087                  * and we want just one call site
1088                  */
1089                 if (!page) {
1090                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1091                         goto retry_reserve;
1092                 }
1093         }
1094
1095         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1096         return page;
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1101  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1102  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1103  */
1104 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1105                         unsigned long count, struct list_head *list,
1106                         int migratetype, int cold)
1107 {
1108         int mt = migratetype, i;
1109
1110         spin_lock(&zone->lock);
1111         for (i = 0; i < count; ++i) {
1112                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1113                 if (unlikely(page == NULL))
1114                         break;
1115
1116                 /*
1117                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1118                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1119                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1120                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1121                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1122                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1123                  * properly.
1124                  */
1125                 if (likely(cold == 0))
1126                         list_add(&page->lru, list);
1127                 else
1128                         list_add_tail(&page->lru, list);
1129                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1130                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1131                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1132                                 mt = migratetype;
1133                 }
1134                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1135                 list = &page->lru;
1136                 if (is_migrate_cma(mt))
1137                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1138                                               -(1 << order));
1139         }
1140         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1141         spin_unlock(&zone->lock);
1142         return i;
1143 }
1144
1145 #ifdef CONFIG_NUMA
1146 /*
1147  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1148  * currently executing processor on remote nodes after they have
1149  * expired.
1150  *
1151  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1152  * a single processor.
1153  */
1154 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1155 {
1156         unsigned long flags;
1157         int to_drain;
1158
1159         local_irq_save(flags);
1160         if (pcp->count >= pcp->batch)
1161                 to_drain = pcp->batch;
1162         else
1163                 to_drain = pcp->count;
1164         if (to_drain > 0) {
1165                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1166                 pcp->count -= to_drain;
1167         }
1168         local_irq_restore(flags);
1169 }
1170 #endif
1171
1172 /*
1173  * Drain pages of the indicated processor.
1174  *
1175  * The processor must either be the current processor and the
1176  * thread pinned to the current processor or a processor that
1177  * is not online.
1178  */
1179 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1180 {
1181         unsigned long flags;
1182         struct zone *zone;
1183
1184         for_each_populated_zone(zone) {
1185                 struct per_cpu_pageset *pset;
1186                 struct per_cpu_pages *pcp;
1187
1188                 local_irq_save(flags);
1189                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1190
1191                 pcp = &pset->pcp;
1192                 if (pcp->count) {
1193                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1194                         pcp->count = 0;
1195                 }
1196                 local_irq_restore(flags);
1197         }
1198 }
1199
1200 /*
1201  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1202  */
1203 void drain_local_pages(void *arg)
1204 {
1205         drain_pages(smp_processor_id());
1206 }
1207
1208 /*
1209  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1210  *
1211  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1212  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1213  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1214  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1215  * before the call to on_each_cpu_mask().
1216  */
1217 void drain_all_pages(void)
1218 {
1219         int cpu;
1220         struct per_cpu_pageset *pcp;
1221         struct zone *zone;
1222
1223         /*
1224          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1225          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1226          */
1227         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1228
1229         /*
1230          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1231          * as offline notification will cause the notified
1232          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1233          * disables preemption as part of its processing
1234          */
1235         for_each_online_cpu(cpu) {
1236                 bool has_pcps = false;
1237                 for_each_populated_zone(zone) {
1238                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1239                         if (pcp->pcp.count) {
1240                                 has_pcps = true;
1241                                 break;
1242                         }
1243                 }
1244                 if (has_pcps)
1245                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1246                 else
1247                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1248         }
1249         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1250 }
1251
1252 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1253
1254 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1255 {
1256         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1257         unsigned long flags;
1258         int order, t;
1259         struct list_head *curr;
1260
1261         if (!zone->spanned_pages)
1262                 return;
1263
1264         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1265
1266         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1267         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1268                 if (pfn_valid(pfn)) {
1269                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1270
1271                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1272                                 swsusp_unset_page_free(page);
1273                 }
1274
1275         for_each_migratetype_order(order, t) {
1276                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1277                         unsigned long i;
1278
1279                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1280                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1281                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1282                 }
1283         }
1284         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1285 }
1286 #endif /* CONFIG_PM */
1287
1288 /*
1289  * Free a 0-order page
1290  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1291  */
1292 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1293 {
1294         struct zone *zone = page_zone(page);
1295         struct per_cpu_pages *pcp;
1296         unsigned long flags;
1297         int migratetype;
1298
1299         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1300                 return;
1301
1302         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1303         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1304         local_irq_save(flags);
1305         __count_vm_event(PGFREE);
1306
1307         /*
1308          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1309          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1310          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1311          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1312          * excessively into the page allocator
1313          */
1314         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1315                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1316                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1317                         goto out;
1318                 }
1319                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1320         }
1321
1322         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1323         if (cold)
1324                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1325         else
1326                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1327         pcp->count++;
1328         if (pcp->count >= pcp->high) {
1329                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1330                 pcp->count -= pcp->batch;
1331         }
1332
1333 out:
1334         local_irq_restore(flags);
1335 }
1336
1337 /*
1338  * Free a list of 0-order pages
1339  */
1340 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1341 {
1342         struct page *page, *next;
1343
1344         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1345                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1346                 free_hot_cold_page(page, cold);
1347         }
1348 }
1349
1350 /*
1351  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1352  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1353  * Each sub-page must be freed individually.
1354  *
1355  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1356  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1357  */
1358 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1359 {
1360         int i;
1361
1362         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1363         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1364
1365 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1366         /*
1367          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1368          * otherwise free the whole shadow.
1369          */
1370         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1371                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1372 #endif
1373
1374         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1375                 set_page_refcounted(page + i);
1376 }
1377
1378 /*
1379  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1380  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1381  * with parallel allocators
1382  */
1383 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1384 {
1385         unsigned int order;
1386         unsigned long watermark;
1387         struct zone *zone;
1388         int mt;
1389
1390         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1391
1392         zone = page_zone(page);
1393         order = page_order(page);
1394
1395         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1396         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1397         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1398                 return 0;
1399
1400         /* Remove page from free list */
1401         list_del(&page->lru);
1402         zone->free_area[order].nr_free--;
1403         rmv_page_order(page);
1404
1405         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1406         if (unlikely(mt != MIGRATE_ISOLATE))
1407                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1408
1409         if (alloc_order != order)
1410                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1411                         &zone->free_area[order], migratetype);
1412
1413         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1414         if (order >= pageblock_order - 1) {
1415                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1416                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1417                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1418                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1419                                 set_pageblock_migratetype(page,
1420                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1421                 }
1422         }
1423
1424         return 1UL << order;
1425 }
1426
1427 /*
1428  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1429  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1430  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1431  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1432  * are enabled.
1433  *
1434  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1435  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1436  */
1437 int split_free_page(struct page *page)
1438 {
1439         unsigned int order;
1440         int nr_pages;
1441
1442         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1443         order = page_order(page);
1444
1445         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1446         if (!nr_pages)
1447                 return 0;
1448
1449         /* Split into individual pages */
1450         set_page_refcounted(page);
1451         split_page(page, order);
1452         return nr_pages;
1453 }
1454
1455 /*
1456  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1457  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1458  * or two.
1459  */
1460 static inline
1461 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1462                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1463                         int migratetype)
1464 {
1465         unsigned long flags;
1466         struct page *page;
1467         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1468
1469 again:
1470         if (likely(order == 0)) {
1471                 struct per_cpu_pages *pcp;
1472                 struct list_head *list;
1473
1474                 local_irq_save(flags);
1475                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1476                 list = &pcp->lists[migratetype];
1477                 if (list_empty(list)) {
1478                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1479                                         pcp->batch, list,
1480                                         migratetype, cold);
1481                         if (unlikely(list_empty(list)))
1482                                 goto failed;
1483                 }
1484
1485                 if (cold)
1486                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1487                 else
1488                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1489
1490                 list_del(&page->lru);
1491                 pcp->count--;
1492         } else {
1493                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1494                         /*
1495                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1496                          *
1497                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1498                          * properly detect and handle allocation failures.
1499                          *
1500                          * We most definitely don't want callers attempting to
1501                          * allocate greater than order-1 page units with
1502                          * __GFP_NOFAIL.
1503                          */
1504                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1505                 }
1506                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1507                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1508                 spin_unlock(&zone->lock);
1509                 if (!page)
1510                         goto failed;
1511                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1512                                           get_pageblock_migratetype(page));
1513         }
1514
1515         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1516         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1517         local_irq_restore(flags);
1518
1519         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1520         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1521                 goto again;
1522         return page;
1523
1524 failed:
1525         local_irq_restore(flags);
1526         return NULL;
1527 }
1528
1529 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1530
1531 static struct {
1532         struct fault_attr attr;
1533
1534         u32 ignore_gfp_highmem;
1535         u32 ignore_gfp_wait;
1536         u32 min_order;
1537 } fail_page_alloc = {
1538         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1539         .ignore_gfp_wait = 1,
1540         .ignore_gfp_highmem = 1,
1541         .min_order = 1,
1542 };
1543
1544 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1545 {
1546         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1547 }
1548 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1549
1550 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1551 {
1552         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1553                 return false;
1554         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1555                 return false;
1556         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1557                 return false;
1558         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1559                 return false;
1560
1561         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1562 }
1563
1564 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1565
1566 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1567 {
1568         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1569         struct dentry *dir;
1570
1571         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1572                                         &fail_page_alloc.attr);
1573         if (IS_ERR(dir))
1574                 return PTR_ERR(dir);
1575
1576         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1577                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1578                 goto fail;
1579         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1580                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1581                 goto fail;
1582         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1583                                 &fail_page_alloc.min_order))
1584                 goto fail;
1585
1586         return 0;
1587 fail:
1588         debugfs_remove_recursive(dir);
1589
1590         return -ENOMEM;
1591 }
1592
1593 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1594
1595 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1596
1597 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1598
1599 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1600 {
1601         return false;
1602 }
1603
1604 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1605
1606 /*
1607  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1608  * of the allocation.
1609  */
1610 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1611                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1612 {
1613         /* free_pages my go negative - that's OK */
1614         long min = mark;
1615         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1616         int o;
1617
1618         free_pages -= (1 << order) - 1;
1619         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1620                 min -= min / 2;
1621         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1622                 min -= min / 4;
1623 #ifdef CONFIG_CMA
1624         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1625         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1626                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1627 #endif
1628         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1629                 return false;
1630         for (o = 0; o < order; o++) {
1631                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1632                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1633
1634                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1635                 min >>= 1;
1636
1637                 if (free_pages <= min)
1638                         return false;
1639         }
1640         return true;
1641 }
1642
1643 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1644 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1645 {
1646         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1647                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1648         return 0;
1649 }
1650 #else
1651 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1652 {
1653         return 0;
1654 }
1655 #endif
1656
1657 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1658                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1659 {
1660         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1661                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1662 }
1663
1664 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1665                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1666 {
1667         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1668
1669         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1670                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1671
1672         /*
1673          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1674          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1675          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1676          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1677          * reclaim path.
1678          */
1679         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1680         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1681                                                                 free_pages);
1682 }
1683
1684 #ifdef CONFIG_NUMA
1685 /*
1686  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1687  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1688  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1689  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1690  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1691  *
1692  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1693  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1694  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1695  *
1696  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1697  * nothing and returns NULL.
1698  *
1699  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1700  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1701  *
1702  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1703  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1704  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1705  * quickly as we can.
1706  */
1707 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1708 {
1709         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1710         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1711
1712         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1713         if (!zlc)
1714                 return NULL;
1715
1716         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1717                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1718                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1719         }
1720
1721         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1722                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1723                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1724         return allowednodes;
1725 }
1726
1727 /*
1728  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1729  * if it is worth looking at further for free memory:
1730  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1731  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1732  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1733  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1734  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1735  * else return false (zero) if it is not.
1736  *
1737  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1738  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1739  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1740  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1741  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1742  * into the second scan of the zonelist.
1743  *
1744  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1745  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1746  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1747  * unturned looking for a free page.
1748  */
1749 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1750                                                 nodemask_t *allowednodes)
1751 {
1752         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1753         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1754         int n;                          /* node that zone *z is on */
1755
1756         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1757         if (!zlc)
1758                 return 1;
1759
1760         i = z - zonelist->_zonerefs;
1761         n = zlc->z_to_n[i];
1762
1763         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1764         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1765 }
1766
1767 /*
1768  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1769  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1770  * from that zone don't waste time re-examining it.
1771  */
1772 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1773 {
1774         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1775         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1776
1777         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1778         if (!zlc)
1779                 return;
1780
1781         i = z - zonelist->_zonerefs;
1782
1783         set_bit(i, zlc->fullzones);
1784 }
1785
1786 /*
1787  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1788  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1789  */
1790 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1791 {
1792         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1793
1794         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1795         if (!zlc)
1796                 return;
1797
1798         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1799 }
1800
1801 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1802 {
1803         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1804 }
1805
1806 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1807 {
1808         int i;
1809
1810         for_each_online_node(i)
1811                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE) {
1812                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1813                         zone_reclaim_mode = 1;
1814                 }
1815 }
1816
1817 #else   /* CONFIG_NUMA */
1818
1819 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1820 {
1821         return NULL;
1822 }
1823
1824 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1825                                 nodemask_t *allowednodes)
1826 {
1827         return 1;
1828 }
1829
1830 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1831 {
1832 }
1833
1834 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1835 {
1836 }
1837
1838 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1839 {
1840         return true;
1841 }
1842
1843 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1844 {
1845 }
1846 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1847
1848 /*
1849  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1850  * a page.
1851  */
1852 static struct page *
1853 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1854                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1855                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1856 {
1857         struct zoneref *z;
1858         struct page *page = NULL;
1859         int classzone_idx;
1860         struct zone *zone;
1861         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1862         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1863         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1864
1865         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1866 zonelist_scan:
1867         /*
1868          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1869          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1870          */
1871         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1872                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1873                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1874                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1875                                 continue;
1876                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1877                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1878                                 continue;
1879                 /*
1880                  * When allocating a page cache page for writing, we
1881                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1882                  * limit, such that no single zone holds more than its
1883                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1884                  * The dirty limits take into account the zone's
1885                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1886                  * should be able to balance it without having to
1887                  * write pages from its LRU list.
1888                  *
1889                  * This may look like it could increase pressure on
1890                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1891                  * before they are full.  But the pages that do spill
1892                  * over are limited as the lower zones are protected
1893                  * by this very same mechanism.  It should not become
1894                  * a practical burden to them.
1895                  *
1896                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1897                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1898                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1899                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1900                  * zones are together not big enough to reach the
1901                  * global limit.  The proper fix for these situations
1902                  * will require awareness of zones in the
1903                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1904                  */
1905                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1906                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1907                         goto this_zone_full;
1908
1909                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1910                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1911                         unsigned long mark;
1912                         int ret;
1913
1914                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1915                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1916                                     classzone_idx, alloc_flags))
1917                                 goto try_this_zone;
1918
1919                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1920                                 /*
1921                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1922                                  * and before considering the first zone allowed
1923                                  * by the cpuset.
1924                                  */
1925                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1926                                 zlc_active = 1;
1927                                 did_zlc_setup = 1;
1928                         }
1929
1930                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1931                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1932                                 goto this_zone_full;
1933
1934                         /*
1935                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1936                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1937                          */
1938                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1939                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1940                                 continue;
1941
1942                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1943                         switch (ret) {
1944                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1945                                 /* did not scan */
1946                                 continue;
1947                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1948                                 /* scanned but unreclaimable */
1949                                 continue;
1950                         default:
1951                                 /* did we reclaim enough */
1952                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1953                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1954                                         goto this_zone_full;
1955                         }
1956                 }
1957
1958 try_this_zone:
1959                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1960                                                 gfp_mask, migratetype);
1961                 if (page)
1962                         break;
1963 this_zone_full:
1964                 if (NUMA_BUILD)
1965                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1966         }
1967
1968         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1969                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1970                 zlc_active = 0;
1971                 goto zonelist_scan;
1972         }
1973
1974         if (page)
1975                 /*
1976                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1977                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1978                  * that the caller is taking steps that will free more
1979                  * memory. The caller should avoid the page being used
1980                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1981                  */
1982                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1983
1984         return page;
1985 }
1986
1987 /*
1988  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1989  * meminfo in irq context.
1990  */
1991 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1992 {
1993         bool ret = false;
1994
1995 #if NODES_SHIFT > 8
1996         ret = in_interrupt();
1997 #endif
1998         return ret;
1999 }
2000
2001 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2002                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2003                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2004
2005 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2006 {
2007         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2008
2009         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2010             debug_guardpage_minorder() > 0)
2011                 return;
2012
2013         /*
2014          * This documents exceptions given to allocations in certain
2015          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2016          * of allowed nodes.
2017          */
2018         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2019                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2020                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2021                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2022         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2023                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2024
2025         if (fmt) {
2026                 struct va_format vaf;
2027                 va_list args;
2028
2029                 va_start(args, fmt);
2030
2031                 vaf.fmt = fmt;
2032                 vaf.va = &args;
2033
2034                 pr_warn("%pV", &vaf);
2035
2036                 va_end(args);
2037         }
2038
2039         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2040                 current->comm, order, gfp_mask);
2041
2042         dump_stack();
2043         if (!should_suppress_show_mem())
2044                 show_mem(filter);
2045 }
2046
2047 static inline int
2048 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2049                                 unsigned long did_some_progress,
2050                                 unsigned long pages_reclaimed)
2051 {
2052         /* Do not loop if specifically requested */
2053         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2054                 return 0;
2055
2056         /* Always retry if specifically requested */
2057         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2058                 return 1;
2059
2060         /*
2061          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2062          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2063          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2064          */
2065         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2066                 return 0;
2067
2068         /*
2069          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2070          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2071          * implementations.
2072          */
2073         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2074                 return 1;
2075
2076         /*
2077          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2078          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2079          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2080          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2081          * allocation still fails, we stop retrying.
2082          */
2083         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2084                 return 1;
2085
2086         return 0;
2087 }
2088
2089 static inline struct page *
2090 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2091         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2092         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2093         int migratetype)
2094 {
2095         struct page *page;
2096
2097         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2098         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2099                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2100                 return NULL;
2101         }
2102
2103         /*
2104          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2105          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2106          * we're still under heavy pressure.
2107          */
2108         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2109                 order, zonelist, high_zoneidx,
2110                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2111                 preferred_zone, migratetype);
2112         if (page)
2113                 goto out;
2114
2115         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2116                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2117                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2118                         goto out;
2119                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2120                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2121                         goto out;
2122                 /*
2123                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2124                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2125                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2126                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2127                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2128                  */
2129                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2130                         goto out;
2131         }
2132         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2133         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2134
2135 out:
2136         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2137         return page;
2138 }
2139
2140 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2141 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2142 static struct page *
2143 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2144         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2145         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2146         int migratetype, bool sync_migration,
2147         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2148         unsigned long *did_some_progress)
2149 {
2150         struct page *page = NULL;
2151
2152         if (!order)
2153                 return NULL;
2154
2155         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2156                 *deferred_compaction = true;
2157                 return NULL;
2158         }
2159
2160         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2161         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2162                                                 nodemask, sync_migration,
2163                                                 contended_compaction, &page);
2164         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2165
2166         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2167         if (page) {
2168                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2169                 goto got_page;
2170         }
2171
2172         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2173                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2174                 drain_pages(get_cpu());
2175                 put_cpu();
2176
2177                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2178                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2179                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2180                                 preferred_zone, migratetype);
2181                 if (page) {
2182 got_page:
2183                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2184                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2185                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2186                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2187                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2188                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2189                         return page;
2190                 }
2191
2192                 /*
2193                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2194                  * The most likely reason is that pages exist,
2195                  * but not enough to satisfy watermarks.
2196                  */
2197                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2198
2199                 /*
2200                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2201                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2202                  */
2203                 if (sync_migration)
2204                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2205
2206                 cond_resched();
2207         }
2208
2209         return NULL;
2210 }
2211 #else
2212 static inline struct page *
2213 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2214         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2215         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2216         int migratetype, bool sync_migration,
2217         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2218         unsigned long *did_some_progress)
2219 {
2220         return NULL;
2221 }
2222 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2223
2224 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2225 static int
2226 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2227                   nodemask_t *nodemask)
2228 {
2229         struct reclaim_state reclaim_state;
2230         int progress;
2231
2232         cond_resched();
2233
2234         /* We now go into synchronous reclaim */
2235         cpuset_memory_pressure_bump();
2236         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2237         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2238         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2239         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2240
2241         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2242
2243         current->reclaim_state = NULL;
2244         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2245         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2246
2247         cond_resched();
2248
2249         return progress;
2250 }
2251
2252 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2253 static inline struct page *
2254 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2255         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2256         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2257         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2258 {
2259         struct page *page = NULL;
2260         bool drained = false;
2261
2262         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2263                                                nodemask);
2264         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2265                 return NULL;
2266
2267         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2268         if (NUMA_BUILD)
2269                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2270
2271 retry:
2272         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2273                                         zonelist, high_zoneidx,
2274                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2275                                         preferred_zone, migratetype);
2276
2277         /*
2278          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2279          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2280          */
2281         if (!page && !drained) {
2282                 drain_all_pages();
2283                 drained = true;
2284                 goto retry;
2285         }
2286
2287         return page;
2288 }
2289
2290 /*
2291  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2292  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2293  */
2294 static inline struct page *
2295 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2296         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2297         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2298         int migratetype)
2299 {
2300         struct page *page;
2301
2302         do {
2303                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2304                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2305                         preferred_zone, migratetype);
2306
2307                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2308                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2309         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2310
2311         return page;
2312 }
2313
2314 static inline
2315 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2316                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2317                                                 enum zone_type classzone_idx)
2318 {
2319         struct zoneref *z;
2320         struct zone *zone;
2321
2322         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2323                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2324 }
2325
2326 static inline int
2327 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2328 {
2329         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2330         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2331
2332         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2333         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2334
2335         /*
2336          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2337          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2338          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2339          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2340          */
2341         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2342
2343         if (!wait) {
2344                 /*
2345                  * Not worth trying to allocate harder for
2346                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2347                  */
2348                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2349                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2350                 /*
2351                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2352                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2353                  */
2354                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2355         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2356                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2357
2358         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2359                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2360                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2361                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2362                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2363                 else if (!in_interrupt() &&
2364                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2365                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2366                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2367         }
2368 #ifdef CONFIG_CMA
2369         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2370                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2371 #endif
2372         return alloc_flags;
2373 }
2374
2375 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2376 {
2377         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2378 }
2379
2380 static inline struct page *
2381 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2382         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2383         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2384         int migratetype)
2385 {
2386         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2387         struct page *page = NULL;
2388         int alloc_flags;
2389         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2390         unsigned long did_some_progress;
2391         bool sync_migration = false;
2392         bool deferred_compaction = false;
2393         bool contended_compaction = false;
2394
2395         /*
2396          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2397          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2398          * be using allocators in order of preference for an area that is
2399          * too large.
2400          */
2401         if (order >= MAX_ORDER) {
2402                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2403                 return NULL;
2404         }
2405
2406         /*
2407          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2408          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2409          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2410          * using a larger set of nodes after it has established that the
2411          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2412          * over allocated.
2413          */
2414         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2415                 goto nopage;
2416
2417 restart:
2418         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2419                                         zone_idx(preferred_zone));
2420
2421         /*
2422          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2423          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2424          * to how we want to proceed.
2425          */
2426         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2427
2428         /*
2429          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2430          * cpusets.
2431          */
2432         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2433                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2434                                         &preferred_zone);
2435
2436 rebalance:
2437         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2438         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2439                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2440                         preferred_zone, migratetype);
2441         if (page)
2442                 goto got_pg;
2443
2444         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2445         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2446                 /*
2447                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2448                  * the allocation is high priority and these type of
2449                  * allocations are system rather than user orientated
2450                  */
2451                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2452
2453                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2454                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2455                                 preferred_zone, migratetype);
2456                 if (page) {
2457                         goto got_pg;
2458                 }
2459         }
2460
2461         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2462         if (!wait)
2463                 goto nopage;
2464
2465         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2466         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2467                 goto nopage;
2468
2469         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2470         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2471                 goto nopage;
2472
2473         /*
2474          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2475          * attempts after direct reclaim are synchronous
2476          */
2477         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2478                                         zonelist, high_zoneidx,
2479                                         nodemask,
2480                                         alloc_flags, preferred_zone,
2481                                         migratetype, sync_migration,
2482                                         &contended_compaction,
2483                                         &deferred_compaction,
2484                                         &did_some_progress);
2485         if (page)
2486                 goto got_pg;
2487         sync_migration = true;
2488
2489         /*
2490          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2491          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2492          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2493          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2494          */
2495         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2496             (gfp_mask & (__GFP_MOVABLE|__GFP_REPEAT)) == __GFP_MOVABLE)
2497                 goto nopage;
2498
2499         /* Try direct reclaim and then allocating */
2500         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2501                                         zonelist, high_zoneidx,
2502                                         nodemask,
2503                                         alloc_flags, preferred_zone,
2504                                         migratetype, &did_some_progress);
2505         if (page)
2506                 goto got_pg;
2507
2508         /*
2509          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2510          * running out of options and have to consider going OOM
2511          */
2512         if (!did_some_progress) {
2513                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2514                         if (oom_killer_disabled)
2515                                 goto nopage;
2516                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2517                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2518                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2519                                 goto nopage;
2520                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2521                                         zonelist, high_zoneidx,
2522                                         nodemask, preferred_zone,
2523                                         migratetype);
2524                         if (page)
2525                                 goto got_pg;
2526
2527                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2528                                 /*
2529                                  * The oom killer is not called for high-order
2530                                  * allocations that may fail, so if no progress
2531                                  * is being made, there are no other options and
2532                                  * retrying is unlikely to help.
2533                                  */
2534                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2535                                         goto nopage;
2536                                 /*
2537                                  * The oom killer is not called for lowmem
2538                                  * allocations to prevent needlessly killing
2539                                  * innocent tasks.
2540                                  */
2541                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2542                                         goto nopage;
2543                         }
2544
2545                         goto restart;
2546                 }
2547         }
2548
2549         /* Check if we should retry the allocation */
2550         pages_reclaimed += did_some_progress;
2551         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2552                                                 pages_reclaimed)) {
2553                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2554                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2555                 goto rebalance;
2556         } else {
2557                 /*
2558                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2559                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2560                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2561                  */
2562                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2563                                         zonelist, high_zoneidx,
2564                                         nodemask,
2565                                         alloc_flags, preferred_zone,
2566                                         migratetype, sync_migration,
2567                                         &contended_compaction,
2568                                         &deferred_compaction,
2569                                         &did_some_progress);
2570                 if (page)
2571                         goto got_pg;
2572         }
2573
2574 nopage:
2575         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2576         return page;
2577 got_pg:
2578         if (kmemcheck_enabled)
2579                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2580
2581         return page;
2582 }
2583
2584 /*
2585  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2586  */
2587 struct page *
2588 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2589                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2590 {
2591         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2592         struct zone *preferred_zone;
2593         struct page *page = NULL;
2594         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2595         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2596         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2597
2598         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2599
2600         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2601
2602         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2603
2604         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2605                 return NULL;
2606
2607         /*
2608          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2609          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2610          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2611          */
2612         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2613                 return NULL;
2614
2615 retry_cpuset:
2616         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2617
2618         /* The preferred zone is used for statistics later */
2619         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2620                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2621                                 &preferred_zone);
2622         if (!preferred_zone)
2623                 goto out;
2624
2625 #ifdef CONFIG_CMA
2626         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2627                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2628 #endif
2629         /* First allocation attempt */
2630         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2631                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2632                         preferred_zone, migratetype);
2633         if (unlikely(!page))
2634                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2635                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2636                                 preferred_zone, migratetype);
2637
2638         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2639
2640 out:
2641         /*
2642          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2643          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2644          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2645          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2646          */
2647         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2648                 goto retry_cpuset;
2649
2650         return page;
2651 }
2652 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2653
2654 /*
2655  * Common helper functions.
2656  */
2657 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2658 {
2659         struct page *page;
2660
2661         /*
2662          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2663          * a highmem page
2664          */
2665         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2666
2667         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2668         if (!page)
2669                 return 0;
2670         return (unsigned long) page_address(page);
2671 }
2672 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2673
2674 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2675 {
2676         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2677 }
2678 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2679
2680 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2681 {
2682         if (put_page_testzero(page)) {
2683                 if (order == 0)
2684                         free_hot_cold_page(page, 0);
2685                 else
2686                         __free_pages_ok(page, order);
2687         }
2688 }
2689
2690 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2691
2692 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2693 {
2694         if (addr != 0) {
2695                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2696                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2697         }
2698 }
2699
2700 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2701
2702 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2703 {
2704         if (addr) {
2705                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2706                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2707
2708                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2709                 while (used < alloc_end) {
2710                         free_page(used);
2711                         used += PAGE_SIZE;
2712                 }
2713         }
2714         return (void *)addr;
2715 }
2716
2717 /**
2718  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2719  * @size: the number of bytes to allocate
2720  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2721  *
2722  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2723  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2724  * allocate memory in power-of-two pages.
2725  *
2726  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2727  *
2728  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2729  */
2730 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2731 {
2732         unsigned int order = get_order(size);
2733         unsigned long addr;
2734
2735         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2736         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2737 }
2738 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2739
2740 /**
2741  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2742  *                         pages on a node.
2743  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2744  * @size: the number of bytes to allocate
2745  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2746  *
2747  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2748  * back.
2749  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2750  * but is not exact.
2751  */
2752 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2753 {
2754         unsigned order = get_order(size);
2755         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2756         if (!p)
2757                 return NULL;
2758         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2759 }
2760 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2761
2762 /**
2763  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2764  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2765  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2766  *
2767  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2768  */
2769 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2770 {
2771         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2772         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2773
2774         while (addr < end) {
2775                 free_page(addr);
2776                 addr += PAGE_SIZE;
2777         }
2778 }
2779 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2780
2781 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2782 {
2783         struct zoneref *z;
2784         struct zone *zone;
2785
2786         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2787         unsigned int sum = 0;
2788
2789         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2790
2791         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2792                 unsigned long size = zone->present_pages;
2793                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2794                 if (size > high)
2795                         sum += size - high;
2796         }
2797
2798         return sum;
2799 }
2800
2801 /*
2802  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2803  */
2804 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2805 {
2806         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2807 }
2808 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2809
2810 /*
2811  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2812  */
2813 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2814 {
2815         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2816 }
2817
2818 static inline void show_node(struct zone *zone)
2819 {
2820         if (NUMA_BUILD)
2821                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2822 }
2823
2824 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2825 {
2826         val->totalram = totalram_pages;
2827         val->sharedram = 0;
2828         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2829         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2830         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2831         val->freehigh = nr_free_highpages();
2832         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2833 }
2834
2835 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2836
2837 #ifdef CONFIG_NUMA
2838 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2839 {
2840         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2841
2842         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2843         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2844 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2845         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2846         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2847                         NR_FREE_PAGES);
2848 #else
2849         val->totalhigh = 0;
2850         val->freehigh = 0;
2851 #endif
2852         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2853 }
2854 #endif
2855
2856 /*
2857  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2858  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2859  */
2860 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2861 {
2862         bool ret = false;
2863         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2864
2865         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2866                 goto out;
2867
2868         do {
2869                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2870                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2871         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2872 out:
2873         return ret;
2874 }
2875
2876 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2877
2878 /*
2879  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2880  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2881  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2882  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2883  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2884  */
2885 void show_free_areas(unsigned int filter)
2886 {
2887         int cpu;
2888         struct zone *zone;
2889
2890         for_each_populated_zone(zone) {
2891                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2892                         continue;
2893                 show_node(zone);
2894                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2895
2896                 for_each_online_cpu(cpu) {
2897                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2898
2899                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2900
2901                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2902                                cpu, pageset->pcp.high,
2903                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2904                 }
2905         }
2906
2907         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2908                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2909                 " unevictable:%lu"
2910                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2911                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2912                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2913                 " free_cma:%lu\n",
2914                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2915                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2916                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2917                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2918                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2919                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2920                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2921                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2922                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2923                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2924                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2925                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2926                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2927                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2928                 global_page_state(NR_SHMEM),
2929                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2930                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2931                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2932
2933         for_each_populated_zone(zone) {
2934                 int i;
2935
2936                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2937                         continue;
2938                 show_node(zone);
2939                 printk("%s"
2940                         " free:%lukB"
2941                         " min:%lukB"
2942                         " low:%lukB"
2943                         " high:%lukB"
2944                         " active_anon:%lukB"
2945                         " inactive_anon:%lukB"
2946                         " active_file:%lukB"
2947                         " inactive_file:%lukB"
2948                         " unevictable:%lukB"
2949                         " isolated(anon):%lukB"
2950                         " isolated(file):%lukB"
2951                         " present:%lukB"
2952                         " mlocked:%lukB"
2953                         " dirty:%lukB"
2954                         " writeback:%lukB"
2955                         " mapped:%lukB"
2956                         " shmem:%lukB"
2957                         " slab_reclaimable:%lukB"
2958                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2959                         " kernel_stack:%lukB"
2960                         " pagetables:%lukB"
2961                         " unstable:%lukB"
2962                         " bounce:%lukB"
2963                         " free_cma:%lukB"
2964                         " writeback_tmp:%lukB"
2965                         " pages_scanned:%lu"
2966                         " all_unreclaimable? %s"
2967                         "\n",
2968                         zone->name,
2969                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2970                         K(min_wmark_pages(zone)),
2971                         K(low_wmark_pages(zone)),
2972                         K(high_wmark_pages(zone)),
2973                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2974                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2975                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2976                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2977                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2978                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2979                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2980                         K(zone->present_pages),
2981                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2982                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2983                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2984                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2985                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2986                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2987                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2988                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2989                                 THREAD_SIZE / 1024,
2990                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2991                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2992                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2993                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
2994                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2995                         zone->pages_scanned,
2996                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2997                         );
2998                 printk("lowmem_reserve[]:");
2999                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3000                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3001                 printk("\n");
3002         }
3003
3004         for_each_populated_zone(zone) {
3005                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3006
3007                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3008                         continue;
3009                 show_node(zone);
3010                 printk("%s: ", zone->name);
3011
3012                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3013                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3014                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
3015                         total += nr[order] << order;
3016                 }
3017                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3018                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
3019                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3020                 printk("= %lukB\n", K(total));
3021         }
3022
3023         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3024
3025         show_swap_cache_info();
3026 }
3027
3028 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3029 {
3030         zoneref->zone = zone;
3031         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3032 }
3033
3034 /*
3035  * Builds allocation fallback zone lists.
3036  *
3037  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3038  */
3039 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3040                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3041 {
3042         struct zone *zone;
3043
3044         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3045         zone_type++;
3046
3047         do {
3048                 zone_type--;
3049                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3050                 if (populated_zone(zone)) {
3051                         zoneref_set_zone(zone,
3052                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3053                         check_highest_zone(zone_type);
3054                 }
3055
3056         } while (zone_type);
3057         return nr_zones;
3058 }
3059
3060
3061 /*
3062  *  zonelist_order:
3063  *  0 = automatic detection of better ordering.
3064  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3065  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3066  *
3067  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3068  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3069  */
3070 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3071 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3072 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3073
3074 /* zonelist order in the kernel.
3075  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3076  */
3077 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3078 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3079
3080
3081 #ifdef CONFIG_NUMA
3082 /* The value user specified ....changed by config */
3083 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3084 /* string for sysctl */
3085 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3086 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3087
3088 /*
3089  * interface for configure zonelist ordering.
3090  * command line option "numa_zonelist_order"
3091  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3092  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3093  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3094  */
3095
3096 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3097 {
3098         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3099                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3100         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3101                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3102         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3103                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3104         } else {
3105                 printk(KERN_WARNING
3106                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3107                         "%s\n", s);
3108                 return -EINVAL;
3109         }
3110         return 0;
3111 }
3112
3113 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3114 {
3115         int ret;
3116
3117         if (!s)
3118                 return 0;
3119
3120         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3121         if (ret == 0)
3122                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3123
3124         return ret;
3125 }
3126 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3127
3128 /*
3129  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3130  */
3131 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3132                 void __user *buffer, size_t *length,
3133                 loff_t *ppos)
3134 {
3135         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3136         int ret;
3137         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3138
3139         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3140         if (write)
3141                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3142         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3143         if (ret)
3144                 goto out;
3145         if (write) {
3146                 int oldval = user_zonelist_order;
3147                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3148                         /*
3149                          * bogus value.  restore saved string
3150                          */
3151                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3152                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3153                         user_zonelist_order = oldval;
3154                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3155                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3156                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3157                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3158                 }
3159         }
3160 out:
3161         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3162         return ret;
3163 }
3164
3165
3166 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3167 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3168
3169 /**
3170  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3171  * @node: node whose fallback list we're appending
3172  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3173  *
3174  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3175  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3176  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3177  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3178  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3179  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3180  * on them otherwise.
3181  * It returns -1 if no node is found.
3182  */
3183 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3184 {
3185         int n, val;
3186         int min_val = INT_MAX;
3187         int best_node = -1;
3188         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3189
3190         /* Use the local node if we haven't already */
3191         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3192                 node_set(node, *used_node_mask);
3193                 return node;
3194         }
3195
3196         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3197
3198                 /* Don't want a node to appear more than once */
3199                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3200                         continue;
3201
3202                 /* Use the distance array to find the distance */
3203                 val = node_distance(node, n);
3204
3205                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3206                 val += (n < node);
3207
3208                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3209                 tmp = cpumask_of_node(n);
3210                 if (!cpumask_empty(tmp))
3211                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3212
3213                 /* Slight preference for less loaded node */
3214                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3215                 val += node_load[n];
3216
3217                 if (val < min_val) {
3218                         min_val = val;
3219                         best_node = n;
3220                 }
3221         }
3222
3223         if (best_node >= 0)
3224                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3225
3226         return best_node;
3227 }
3228
3229
3230 /*
3231  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3232  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3233  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3234  */
3235 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3236 {
3237         int j;
3238         struct zonelist *zonelist;
3239
3240         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3241         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3242                 ;
3243         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3244                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3245         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3246         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3247 }
3248
3249 /*
3250  * Build gfp_thisnode zonelists
3251  */
3252 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3253 {
3254         int j;
3255         struct zonelist *zonelist;
3256
3257         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3258         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3259         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3260         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3261 }
3262
3263 /*
3264  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3265  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3266  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3267  * may still exist in local DMA zone.
3268  */
3269 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3270
3271 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3272 {
3273         int pos, j, node;
3274         int zone_type;          /* needs to be signed */
3275         struct zone *z;
3276         struct zonelist *zonelist;
3277
3278         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3279         pos = 0;
3280         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3281                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3282                         node = node_order[j];
3283                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3284                         if (populated_zone(z)) {
3285                                 zoneref_set_zone(z,
3286                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3287                                 check_highest_zone(zone_type);
3288                         }
3289                 }
3290         }
3291         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3292         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3293 }
3294
3295 static int default_zonelist_order(void)
3296 {
3297         int nid, zone_type;
3298         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3299         struct zone *z;
3300         int average_size;
3301         /*
3302          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3303          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3304          * into OOM very easily.
3305          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3306          */
3307         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3308         low_kmem_size = 0;
3309         total_size = 0;
3310         for_each_online_node(nid) {
3311                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3312                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3313                         if (populated_zone(z)) {
3314                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3315                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3316                                 total_size += z->present_pages;
3317                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3318                                 /*
3319                                  * If any node has only lowmem, then node order
3320                                  * is preferred to allow kernel allocations
3321                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3322                                  * on other nodes when there is an abundance of
3323                                  * lowmem available to allocate from.
3324                                  */
3325                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3326                         }
3327                 }
3328         }
3329         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3330             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3331                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3332         /*
3333          * look into each node's config.
3334          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3335          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3336          */
3337         average_size = total_size /
3338                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3339         for_each_online_node(nid) {
3340                 low_kmem_size = 0;
3341                 total_size = 0;
3342                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3343                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3344                         if (populated_zone(z)) {
3345                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3346                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3347                                 total_size += z->present_pages;
3348                         }
3349                 }
3350                 if (low_kmem_size &&
3351                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3352                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3353                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3354         }
3355         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3356 }
3357
3358 static void set_zonelist_order(void)
3359 {
3360         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3361                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3362         else
3363                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3364 }
3365
3366 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3367 {
3368         int j, node, load;
3369         enum zone_type i;
3370         nodemask_t used_mask;
3371         int local_node, prev_node;
3372         struct zonelist *zonelist;
3373         int order = current_zonelist_order;
3374
3375         /* initialize zonelists */
3376         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3377                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3378                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3379                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3380         }
3381
3382         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3383         local_node = pgdat->node_id;
3384         load = nr_online_nodes;
3385         prev_node = local_node;
3386         nodes_clear(used_mask);
3387
3388         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3389         j = 0;
3390
3391         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3392                 /*
3393                  * We don't want to pressure a particular node.
3394                  * So adding penalty to the first node in same
3395                  * distance group to make it round-robin.
3396                  */
3397                 if (node_distance(local_node, node) !=
3398                     node_distance(local_node, prev_node))
3399                         node_load[node] = load;
3400
3401                 prev_node = node;
3402                 load--;
3403                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3404                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3405                 else
3406                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3407         }
3408
3409         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3410                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3411                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3412         }
3413
3414         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3415 }
3416
3417 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3418 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3419 {
3420         struct zonelist *zonelist;
3421         struct zonelist_cache *zlc;
3422         struct zoneref *z;
3423
3424         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3425         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3426         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3427         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3428                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3429 }
3430
3431 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3432 /*
3433  * Return node id of node used for "local" allocations.
3434  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3435  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3436  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3437  */
3438 int local_memory_node(int node)
3439 {
3440         struct zone *zone;
3441
3442         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3443                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3444                                    NULL,
3445                                    &zone);
3446         return zone->node;
3447 }
3448 #endif
3449
3450 #else   /* CONFIG_NUMA */
3451
3452 static void set_zonelist_order(void)
3453 {
3454         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3455 }
3456
3457 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3458 {
3459         int node, local_node;
3460         enum zone_type j;
3461         struct zonelist *zonelist;
3462
3463         local_node = pgdat->node_id;
3464
3465         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3466         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3467
3468         /*
3469          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3470          * of all the other nodes.
3471          * We don't want to pressure a particular node, so when
3472          * building the zones for node N, we make sure that the
3473          * zones coming right after the local ones are those from
3474          * node N+1 (modulo N)
3475          */
3476         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3477                 if (!node_online(node))
3478                         continue;
3479                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3480                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3481         }
3482         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3483                 if (!node_online(node))
3484                         continue;
3485                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3486                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3487         }
3488
3489         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3490         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3491 }
3492
3493 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3494 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3495 {
3496         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3497 }
3498
3499 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3500
3501 /*
3502  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3503  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3504  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3505  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3506  * with interrupts disabled.
3507  *
3508  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3509  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3510  * hotplugged processors.
3511  *
3512  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3513  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3514  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3515  */
3516 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3517 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3518 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3519
3520 /*
3521  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3522  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3523  */
3524 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3525
3526 /* return values int ....just for stop_machine() */
3527 static int __build_all_zonelists(void *data)
3528 {
3529         int nid;
3530         int cpu;
3531         pg_data_t *self = data;
3532
3533 #ifdef CONFIG_NUMA
3534         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3535 #endif
3536
3537         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3538                 build_zonelists(self);
3539                 build_zonelist_cache(self);
3540         }
3541
3542         for_each_online_node(nid) {
3543                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3544
3545                 build_zonelists(pgdat);
3546                 build_zonelist_cache(pgdat);
3547         }
3548
3549         /*
3550          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3551          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3552          * each zone will be allocated later when the per cpu
3553          * allocator is available.
3554          *
3555          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3556          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3557          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3558          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3559          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3560          * (a chicken-egg dilemma).
3561          */
3562         for_each_possible_cpu(cpu) {
3563                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3564
3565 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3566                 /*
3567                  * We now know the "local memory node" for each node--
3568                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3569                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3570                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3571                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3572                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3573                  */
3574                 if (cpu_online(cpu))
3575                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3576 #endif
3577         }
3578
3579         return 0;
3580 }
3581
3582 /*
3583  * Called with zonelists_mutex held always
3584  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3585  */
3586 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3587 {
3588         set_zonelist_order();
3589
3590         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3591                 __build_all_zonelists(NULL);
3592                 mminit_verify_zonelist();
3593                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3594         } else {
3595                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3596                    of zonelist */
3597 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3598                 if (zone)
3599                         setup_zone_pageset(zone);
3600 #endif
3601                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3602                 /* cpuset refresh routine should be here */
3603         }
3604         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3605         /*
3606          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3607          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3608          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3609          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3610          * disabled and enable it later
3611          */
3612         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3613                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3614         else
3615                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3616
3617         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3618                 "Total pages: %ld\n",
3619                         nr_online_nodes,
3620                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3621                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3622                         vm_total_pages);
3623 #ifdef CONFIG_NUMA
3624         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3625 #endif
3626 }
3627
3628 /*
3629  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3630  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3631  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3632  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3633  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3634  * conservative, even though it seems large.
3635  *
3636  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3637  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3638  */
3639 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3640
3641 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3642 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3643 {
3644         unsigned long size = 1;
3645
3646         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3647
3648         while (size < pages)
3649                 size <<= 1;
3650
3651         /*
3652          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3653          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3654          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3655          */
3656         size = min(size, 4096UL);
3657
3658         return max(size, 4UL);
3659 }
3660 #else
3661 /*
3662  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3663  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3664  *
3665  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3666  *
3667  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3668  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3669  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3670  *
3671  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3672  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3673  *
3674  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3675  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3676  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3677  */
3678 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3679 {
3680         return 4096UL;
3681 }
3682 #endif
3683
3684 /*
3685  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3686  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3687  * hash function before the remainder is taken.
3688  */
3689 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3690 {
3691         return ffz(~size);
3692 }
3693
3694 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3695
3696 /*
3697  * Check if a pageblock contains reserved pages
3698  */
3699 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3700 {
3701         unsigned long pfn;
3702
3703         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3704                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3705                         return 1;
3706         }
3707         return 0;
3708 }
3709
3710 /*
3711  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3712  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3713  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3714  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3715  * blocks as reclaim kicks in
3716  */
3717 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3718 {
3719         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3720         struct page *page;
3721         unsigned long block_migratetype;
3722         int reserve;
3723
3724         /*
3725          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3726          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3727          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3728          * the block.
3729          */
3730         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3731         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3732         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3733         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3734                                                         pageblock_order;
3735
3736         /*
3737          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3738          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3739          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3740          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3741          * future allocation of hugepages at runtime.
3742          */
3743         reserve = min(2, reserve);
3744
3745         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3746                 if (!pfn_valid(pfn))
3747                         continue;
3748                 page = pfn_to_page(pfn);
3749
3750                 /* Watch out for overlapping nodes */
3751                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3752                         continue;
3753
3754                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3755
3756                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3757                 if (reserve > 0) {
3758                         /*
3759                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3760                          * them.
3761                          */
3762                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3763                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3764                                 continue;
3765
3766                         /* If this block is reserved, account for it */
3767                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3768                                 reserve--;
3769                                 continue;
3770                         }
3771
3772                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3773                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3774                                 set_pageblock_migratetype(page,
3775                                                         MIGRATE_RESERVE);
3776                                 move_freepages_block(zone, page,
3777                                                         MIGRATE_RESERVE);
3778                                 reserve--;
3779                                 continue;
3780                         }
3781                 }
3782
3783                 /*
3784                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3785                  * take it back
3786                  */
3787                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3788                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3789                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3790                 }
3791         }
3792 }
3793
3794 /*
3795  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3796  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3797  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3798  */
3799 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3800                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3801 {
3802         struct page *page;
3803         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3804         unsigned long pfn;
3805         struct zone *z;
3806
3807         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3808                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3809
3810         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3811         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3812                 /*
3813                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3814                  * handed to this function.  They do not
3815                  * exist on hotplugged memory.
3816                  */
3817                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3818                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3819                                 continue;
3820                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3821                                 continue;
3822                 }
3823                 page = pfn_to_page(pfn);
3824                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3825                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3826                 init_page_count(page);
3827                 reset_page_mapcount(page);
3828                 SetPageReserved(page);
3829                 /*
3830                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3831                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3832                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3833                  * the address space during boot when many long-lived
3834                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3835                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3836                  * setup_zone_migrate_reserve()
3837                  *
3838                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3839                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3840                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3841                  * pfn out of zone.
3842                  */
3843                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3844                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3845                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3846                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3847
3848                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3849 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3850                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3851                 if (!is_highmem_idx(zone))
3852                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3853 #endif
3854         }
3855 }
3856
3857 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3858 {
3859         int order, t;
3860         for_each_migratetype_order(order, t) {
3861                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3862                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3863         }
3864 }
3865
3866 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3867 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3868         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3869 #endif
3870
3871 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3872 {
3873 #ifdef CONFIG_MMU
3874         int batch;
3875
3876         /*
3877          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3878          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3879          *
3880          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3881          */
3882         batch = zone->present_pages / 1024;
3883         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3884                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3885         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3886         if (batch < 1)
3887                 batch = 1;
3888
3889         /*
3890          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3891          * of 2 value was found to be more likely to have
3892          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3893          *
3894          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3895          * batches of pages, one task can end up with a lot
3896          * of pages of one half of the possible page colors
3897          * and the other with pages of the other colors.
3898          */
3899         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3900
3901         return batch;
3902
3903 #else
3904         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3905          * conditions.
3906          *
3907          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3908          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3909          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3910          *
3911          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3912          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3913          * can be a significant delay between the individual batches being
3914          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3915          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3916          */
3917         return 0;
3918 #endif
3919 }
3920
3921 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3922 {
3923         struct per_cpu_pages *pcp;
3924         int migratetype;
3925
3926         memset(p, 0, sizeof(*p));
3927
3928         pcp = &p->pcp;
3929         pcp->count = 0;
3930         pcp->high = 6 * batch;
3931         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3932         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3933                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3934 }
3935
3936 /*
3937  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3938  * to the value high for the pageset p.
3939  */
3940
3941 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3942                                 unsigned long high)
3943 {
3944         struct per_cpu_pages *pcp;
3945
3946         pcp = &p->pcp;
3947         pcp->high = high;
3948         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3949         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3950                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3951 }
3952
3953 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3954 {
3955         int cpu;
3956
3957         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3958
3959         for_each_possible_cpu(cpu) {
3960                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3961
3962                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3963
3964                 if (percpu_pagelist_fraction)
3965                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3966                                 (zone->present_pages /
3967                                         percpu_pagelist_fraction));
3968         }
3969 }
3970
3971 /*
3972  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3973  * Before this call only boot pagesets were available.
3974  */
3975 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3976 {
3977         struct zone *zone;
3978
3979         for_each_populated_zone(zone)
3980                 setup_zone_pageset(zone);
3981 }
3982
3983 static noinline __init_refok
3984 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3985 {
3986         int i;
3987         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3988         size_t alloc_size;
3989
3990         /*
3991          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3992          * per zone.
3993          */
3994         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3995                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3996         zone->wait_table_bits =
3997                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3998         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3999                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4000
4001         if (!slab_is_available()) {
4002                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4003                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4004         } else {
4005                 /*
4006                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4007                  * via memory hot-add.
4008                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4009                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4010                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4011                  * node itself as well.
4012                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4013                  * necessary.
4014                  */
4015                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4016         }
4017         if (!zone->wait_table)
4018                 return -ENOMEM;
4019
4020         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4021                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4022
4023         return 0;
4024 }
4025
4026 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4027 {
4028         /*
4029          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4030          * relies on the ability of the linker to provide the
4031          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4032          */
4033         zone->pageset = &boot_pageset;
4034
4035         if (zone->present_pages)
4036                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4037                         zone->name, zone->present_pages,
4038                                          zone_batchsize(zone));
4039 }
4040
4041 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4042                                         unsigned long zone_start_pfn,
4043                                         unsigned long size,
4044                                         enum memmap_context context)
4045 {
4046         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4047         int ret;
4048         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4049         if (ret)
4050                 return ret;
4051         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4052
4053         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4054
4055         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4056                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4057                         pgdat->node_id,
4058                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4059                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4060
4061         zone_init_free_lists(zone);
4062
4063         return 0;
4064 }
4065
4066 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4067 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4068 /*
4069  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4070  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4071  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4072  * alternative
4073  */
4074 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4075 {
4076         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4077         int i, nid;
4078
4079         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4080                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4081                         return nid;
4082         /* This is a memory hole */
4083         return -1;
4084 }
4085 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4086
4087 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4088 {
4089         int nid;
4090
4091         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4092         if (nid >= 0)
4093                 return nid;
4094         /* just returns 0 */
4095         return 0;
4096 }
4097
4098 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4099 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4100 {
4101         int nid;
4102
4103         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4104         if (nid >= 0 && nid != node)
4105                 return false;
4106         return true;
4107 }
4108 #endif
4109
4110 /**
4111  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4112  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4113  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4114  *
4115  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4116  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4117  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4118  */
4119 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4120 {
4121         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4122         int i, this_nid;
4123
4124         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4125                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4126                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4127
4128                 if (start_pfn < end_pfn)
4129                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4130                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4131                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4132         }
4133 }
4134
4135 /**
4136  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4137  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4138  *
4139  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4140  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4141  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4142  */
4143 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4144 {
4145         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4146         int i, this_nid;
4147
4148         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4149                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4150 }
4151
4152 /**
4153  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4154  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4155  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4156  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4157  *
4158  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4159  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4160  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4161  * PFNs will be 0.
4162  */
4163 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4164                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4165 {
4166         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4167         int i;
4168
4169         *start_pfn = -1UL;
4170         *end_pfn = 0;
4171
4172         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4173                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4174                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4175         }
4176
4177         if (*start_pfn == -1UL)
4178                 *start_pfn = 0;
4179 }
4180
4181 /*
4182  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4183  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4184  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4185  */
4186 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4187 {
4188         int zone_index;
4189         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4190                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4191                         continue;
4192
4193                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4194                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4195                         break;
4196         }
4197
4198         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4199         movable_zone = zone_index;
4200 }
4201
4202 /*
4203  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4204  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4205  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4206  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4207  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4208  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4209  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4210  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4211  */
4212 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4213                                         unsigned long zone_type,
4214                                         unsigned long node_start_pfn,
4215                                         unsigned long node_end_pfn,
4216                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4217                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4218 {
4219         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4220         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4221                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4222                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4223                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4224                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4225                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4226
4227                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4228                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4229                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4230                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4231
4232                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4233                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4234                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4235         }
4236 }
4237
4238 /*
4239  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4240  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4241  */
4242 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4243                                         unsigned long zone_type,
4244                                         unsigned long *ignored)
4245 {
4246         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4247         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4248
4249         /* Get the start and end of the node and zone */
4250         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4251         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4252         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4253         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4254                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4255                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4256
4257         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4258         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4259                 return 0;
4260
4261         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4262         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4263         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4264
4265         /* Return the spanned pages */
4266         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4267 }
4268
4269 /*
4270  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4271  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4272  */
4273 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4274                                 unsigned long range_start_pfn,
4275                                 unsigned long range_end_pfn)
4276 {
4277         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4278         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4279         int i;
4280
4281         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4282                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4283                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4284                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4285         }
4286         return nr_absent;
4287 }
4288
4289 /**
4290  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4291  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4292  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4293  *
4294  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4295  */
4296 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4297                                                         unsigned long end_pfn)
4298 {
4299         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4300 }
4301
4302 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4303 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4304                                         unsigned long zone_type,
4305                                         unsigned long *ignored)
4306 {
4307         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4308         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4309         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4310         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4311
4312         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4313         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4314         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4315
4316         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4317                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4318                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4319         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4320 }
4321
4322 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4323 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4324                                         unsigned long zone_type,
4325                                         unsigned long *zones_size)
4326 {
4327         return zones_size[zone_type];
4328 }
4329
4330 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4331                                                 unsigned long zone_type,
4332                                                 unsigned long *zholes_size)
4333 {
4334         if (!zholes_size)
4335                 return 0;
4336
4337         return zholes_size[zone_type];
4338 }
4339
4340 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4341
4342 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4343                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4344 {
4345         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4346         enum zone_type i;
4347
4348         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4349                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4350                                                                 zones_size);
4351         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4352
4353         realtotalpages = totalpages;
4354         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4355                 realtotalpages -=
4356                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4357                                                                 zholes_size);
4358         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4359         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4360                                                         realtotalpages);
4361 }
4362
4363 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4364 /*
4365  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4366  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4367  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4368  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4369  * bytes.
4370  */
4371 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4372 {
4373         unsigned long usemapsize;
4374
4375         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4376         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4377         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4378         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4379
4380         return usemapsize / 8;
4381 }
4382
4383 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4384                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4385 {
4386         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4387         zone->pageblock_flags = NULL;
4388         if (usemapsize)
4389                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4390                                                                    usemapsize);
4391 }
4392 #else
4393 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4394                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4395 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4396
4397 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4398
4399 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4400 void __init set_pageblock_order(void)
4401 {
4402         unsigned int order;
4403
4404         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4405         if (pageblock_order)
4406                 return;
4407
4408         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4409                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4410         else
4411                 order = MAX_ORDER - 1;
4412
4413         /*
4414          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4415          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4416          * powerpc.
4417          */
4418         pageblock_order = order;
4419 }
4420 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4421
4422 /*
4423  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4424  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4425  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4426  * the kernel config
4427  */
4428 void __init set_pageblock_order(void)
4429 {
4430 }
4431
4432 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4433
4434 /*
4435  * Set up the zone data structures:
4436  *   - mark all pages reserved
4437  *   - mark all memory queues empty
4438  *   - clear the memory bitmaps
4439  *
4440  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4441  */
4442 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4443                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4444 {
4445         enum zone_type j;
4446         int nid = pgdat->node_id;
4447         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4448         int ret;
4449
4450         pgdat_resize_init(pgdat);
4451         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4452         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4453         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4454
4455         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4456                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4457                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4458
4459                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4460                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4461                                                                 zholes_size);
4462
4463                 /*
4464                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4465                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4466                  * and per-cpu initialisations
4467                  */
4468                 memmap_pages =
4469                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4470                 if (realsize >= memmap_pages) {
4471                         realsize -= memmap_pages;
4472                         if (memmap_pages)
4473                                 printk(KERN_DEBUG
4474                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4475                                        zone_names[j], memmap_pages);
4476                 } else
4477                         printk(KERN_WARNING
4478                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4479                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4480
4481                 /* Account for reserved pages */
4482                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4483                         realsize -= dma_reserve;
4484                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4485                                         zone_names[0], dma_reserve);
4486                 }
4487
4488                 if (!is_highmem_idx(j))
4489                         nr_kernel_pages += realsize;
4490                 nr_all_pages += realsize;
4491
4492                 zone->spanned_pages = size;
4493                 zone->present_pages = realsize;
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         init_zone_allows_reclaim(nid);
4573         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4574
4575         alloc_node_mem_map(pgdat);
4576 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4577         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4578                 nid, (unsigned long)pgdat,
4579                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4580 #endif
4581
4582         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4583 }
4584
4585 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4586
4587 #if MAX_NUMNODES > 1
4588 /*
4589  * Figure out the number of possible node ids.
4590  */
4591 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4592 {
4593         unsigned int node;
4594         unsigned int highest = 0;
4595
4596         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4597                 highest = node;
4598         nr_node_ids = highest + 1;
4599 }
4600 #else
4601 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4602 {
4603 }
4604 #endif
4605
4606 /**
4607  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4608  *
4609  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4610  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4611  * all the nodes.
4612  *
4613  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4614  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4615  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4616  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4617  *
4618  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4619  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4620  * populated node map.
4621  *
4622  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4623  * requirement (single node).
4624  */
4625 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4626 {
4627         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4628         unsigned long start, end, mask;
4629         int last_nid = -1;
4630         int i, nid;
4631
4632         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4633                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4634                         last_nid = nid;
4635                         last_end = end;
4636                         continue;
4637                 }
4638
4639                 /*
4640                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4641                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4642                  * too coarse to separate the current node from the last.
4643                  */
4644                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4645                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4646                         mask <<= 1;
4647
4648                 /* accumulate all internode masks */
4649                 accl_mask |= mask;
4650         }
4651
4652         /* convert mask to number of pages */
4653         return ~accl_mask + 1;
4654 }
4655
4656 /* Find the lowest pfn for a node */
4657 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4658 {
4659         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4660         unsigned long start_pfn;
4661         int i;
4662
4663         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4664                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4665
4666         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4667                 printk(KERN_WARNING
4668                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4669                 return 0;
4670         }
4671
4672         return min_pfn;
4673 }
4674
4675 /**
4676  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4677  *
4678  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4679  * add_active_range().
4680  */
4681 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4682 {
4683         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4684 }
4685
4686 /*
4687  * early_calculate_totalpages()
4688  * Sum pages in active regions for movable zone.
4689  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4690  */
4691 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4692 {
4693         unsigned long totalpages = 0;
4694         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4695         int i, nid;
4696
4697         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4698                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4699
4700                 totalpages += pages;
4701                 if (pages)
4702                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4703         }
4704         return totalpages;
4705 }
4706
4707 /*
4708  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4709  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4710  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4711  * others
4712  */
4713 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4714 {
4715         int i, nid;
4716         unsigned long usable_startpfn;
4717         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4718         /* save the state before borrow the nodemask */
4719         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4720         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4721         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4722
4723         /*
4724          * If movablecore was specified, calculate what size of
4725          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4726          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4727          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4728          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4729          * what movablecore would have allowed.
4730          */
4731         if (required_movablecore) {
4732                 unsigned long corepages;
4733
4734                 /*
4735                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4736                  * was requested by the user
4737                  */
4738                 required_movablecore =
4739                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4740                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4741
4742                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4743         }
4744
4745         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4746         if (!required_kernelcore)
4747                 goto out;
4748
4749         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4750         find_usable_zone_for_movable();
4751         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4752
4753 restart:
4754         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4755         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4756         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4757                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4758
4759                 /*
4760                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4761                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4762                  * amount of memory for the kernel
4763                  */
4764                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4765                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4766
4767                 /*
4768                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4769                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4770                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4771                  */
4772                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4773
4774                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4775                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4776                         unsigned long size_pages;
4777
4778                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4779                         if (start_pfn >= end_pfn)
4780                                 continue;
4781
4782                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4783                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4784                                 unsigned long kernel_pages;
4785                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4786                                                                 - start_pfn;
4787
4788                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4789                                                         kernelcore_remaining);
4790                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4791                                                         required_kernelcore);
4792
4793                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4794                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4795
4796                                         /*
4797                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4798                                          * that if we have to rebalance
4799                                          * kernelcore across nodes, we will
4800                                          * not double account here
4801                                          */
4802                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4803                                         continue;
4804                                 }
4805                                 start_pfn = usable_startpfn;
4806                         }
4807
4808                         /*
4809                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4810                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4811                          * number of pages used as kernelcore
4812                          */
4813                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4814                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4815                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4816                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4817
4818                         /*
4819                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4820                          * break if the kernelcore for this node has been
4821                          * satisified
4822                          */
4823                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4824                                                                 size_pages);
4825                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4826                         if (!kernelcore_remaining)
4827                                 break;
4828                 }
4829         }
4830
4831         /*
4832          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4833          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4834          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4835          * satisified
4836          */
4837         usable_nodes--;
4838         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4839                 goto restart;
4840
4841         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4842         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4843                 zone_movable_pfn[nid] =
4844                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4845
4846 out:
4847         /* restore the node_state */
4848         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4849 }
4850
4851 /* Any regular memory on that node ? */
4852 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4853 {
4854 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4855         enum zone_type zone_type;
4856
4857         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4858                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4859                 if (zone->present_pages) {
4860                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4861                         break;
4862                 }
4863         }
4864 #endif
4865 }
4866
4867 /**
4868  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4869  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4870  *
4871  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4872  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4873  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4874  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4875  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4876  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4877  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4878  * at arch_max_dma_pfn.
4879  */
4880 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4881 {
4882         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4883         int i, nid;
4884
4885         /* Record where the zone boundaries are */
4886         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4887                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4888         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4889                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4890         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4891         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4892         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4893                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4894                         continue;
4895                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4896                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4897                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4898                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4899         }
4900         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4901         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4902
4903         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4904         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4905         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4906
4907         /* Print out the zone ranges */
4908         printk("Zone ranges:\n");
4909         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4910                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4911                         continue;
4912                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4913                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4914                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4915                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4916                 else
4917                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4918                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4919                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4920                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4921         }
4922
4923         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4924         printk("Movable zone start for each node\n");
4925         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4926                 if (zone_movable_pfn[i])
4927                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4928                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4929         }
4930
4931         /* Print out the early node map */
4932         printk("Early memory node ranges\n");
4933         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4934                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4935                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4936
4937         /* Initialise every node */
4938         mminit_verify_pageflags_layout();
4939         setup_nr_node_ids();
4940         for_each_online_node(nid) {
4941                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4942                 free_area_init_node(nid, NULL,
4943                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4944
4945                 /* Any memory on that node */
4946                 if (pgdat->node_present_pages)
4947                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4948                 check_for_regular_memory(pgdat);
4949         }
4950 }
4951
4952 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4953 {
4954         unsigned long long coremem;
4955         if (!p)
4956                 return -EINVAL;
4957
4958         coremem = memparse(p, &p);
4959         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4960
4961         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4962         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4963
4964         return 0;
4965 }
4966
4967 /*
4968  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4969  * cannot be reclaimed or migrated.
4970  */
4971 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4972 {
4973         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4974 }
4975
4976 /*
4977  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4978  * can be reclaimed or migrated.
4979  */
4980 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4981 {
4982         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4983 }
4984
4985 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4986 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4987
4988 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4989
4990 /**
4991  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4992  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4993  *
4994  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4995  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4996  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4997  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4998  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4999  * smaller per-cpu batchsize.
5000  */
5001 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5002 {
5003         dma_reserve = new_dma_reserve;
5004 }
5005
5006 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5007 {
5008         free_area_init_node(0, zones_size,
5009                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5010 }
5011
5012 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5013                                  unsigned long action, void *hcpu)
5014 {
5015         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5016
5017         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5018                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5019                 drain_pages(cpu);
5020
5021                 /*
5022                  * Spill the event counters of the dead processor
5023                  * into the current processors event counters.
5024                  * This artificially elevates the count of the current
5025                  * processor.
5026                  */
5027                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5028
5029                 /*
5030                  * Zero the differential counters of the dead processor
5031                  * so that the vm statistics are consistent.
5032                  *
5033                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5034                  * race with what we are doing.
5035                  */
5036                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5037         }
5038         return NOTIFY_OK;
5039 }
5040
5041 void __init page_alloc_init(void)
5042 {
5043         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5044 }
5045
5046 /*
5047  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5048  *      or min_free_kbytes changes.
5049  */
5050 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5051 {
5052         struct pglist_data *pgdat;
5053         unsigned long reserve_pages = 0;
5054         enum zone_type i, j;
5055
5056         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5057                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5058                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5059                         unsigned long max = 0;
5060
5061                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5062                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5063                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5064                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5065                         }
5066
5067                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5068                         max += high_wmark_pages(zone);
5069
5070                         if (max > zone->present_pages)
5071                                 max = zone->present_pages;
5072                         reserve_pages += max;
5073                         /*
5074                          * Lowmem reserves are not available to
5075                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5076                          * kswapd tries to balance zones to their high
5077                          * watermark.  As a result, neither should be
5078                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5079                          * situation where reclaim has to clean pages
5080                          * in order to balance the zones.
5081                          */
5082                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5083                 }
5084         }
5085         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5086         totalreserve_pages = reserve_pages;
5087 }
5088
5089 /*
5090  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5091  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5092  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5093  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5094  */
5095 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5096 {
5097         struct pglist_data *pgdat;
5098         enum zone_type j, idx;
5099
5100         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5101                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5102                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5103                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5104
5105                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5106
5107                         idx = j;
5108                         while (idx) {
5109                                 struct zone *lower_zone;
5110
5111                                 idx--;
5112
5113                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5114                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5115
5116                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5117                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5118                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5119                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5120                         }
5121                 }
5122         }
5123
5124         /* update totalreserve_pages */
5125         calculate_totalreserve_pages();
5126 }
5127
5128 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5129 {
5130         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5131         unsigned long lowmem_pages = 0;
5132         struct zone *zone;
5133         unsigned long flags;
5134
5135         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5136         for_each_zone(zone) {
5137                 if (!is_highmem(zone))
5138                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5139         }
5140
5141         for_each_zone(zone) {
5142                 u64 tmp;
5143
5144                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5145                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5146                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5147                 if (is_highmem(zone)) {
5148                         /*
5149                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5150                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5151                          * value here.
5152                          *
5153                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5154                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5155                          * not be capped for highmem.
5156                          */
5157                         int min_pages;
5158
5159                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5160                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5161                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5162                         if (min_pages > 128)
5163                                 min_pages = 128;
5164                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5165                 } else {
5166                         /*
5167                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5168                          * proportionate to the zone's size.
5169                          */
5170                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5171                 }
5172
5173                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5174                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5175
5176                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5177                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5178                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5179
5180                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5181                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5182         }
5183
5184         /* update totalreserve_pages */
5185         calculate_totalreserve_pages();
5186 }
5187
5188 /**
5189  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5190  * or when memory is hot-{added|removed}
5191  *
5192  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5193  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5194  */
5195 void setup_per_zone_wmarks(void)
5196 {
5197         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5198         __setup_per_zone_wmarks();
5199         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5200 }
5201
5202 /*
5203  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5204  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5205  * to be referenced again before it is swapped out.
5206  *
5207  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5208  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5209  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5210  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5211  *
5212  * total     target    max
5213  * memory    ratio     inactive anon
5214  * -------------------------------------
5215  *   10MB       1         5MB
5216  *  100MB       1        50MB
5217  *    1GB       3       250MB
5218  *   10GB      10       0.9GB
5219  *  100GB      31         3GB
5220  *    1TB     101        10GB
5221  *   10TB     320        32GB
5222  */
5223 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5224 {
5225         unsigned int gb, ratio;
5226
5227         /* Zone size in gigabytes */
5228         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5229         if (gb)
5230                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5231         else
5232                 ratio = 1;
5233
5234         zone->inactive_ratio = ratio;
5235 }
5236
5237 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5238 {
5239         struct zone *zone;
5240
5241         for_each_zone(zone)
5242                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5243 }
5244
5245 /*
5246  * Initialise min_free_kbytes.
5247  *
5248  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5249  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5250  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5251  *
5252  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5253  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5254  *
5255  * which yields
5256  *
5257  * 16MB:        512k
5258  * 32MB:        724k
5259  * 64MB:        1024k
5260  * 128MB:       1448k
5261  * 256MB:       2048k
5262  * 512MB:       2896k
5263  * 1024MB:      4096k
5264  * 2048MB:      5792k
5265  * 4096MB:      8192k
5266  * 8192MB:      11584k
5267  * 16384MB:     16384k
5268  */
5269 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5270 {
5271         unsigned long lowmem_kbytes;
5272
5273         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5274
5275         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5276         if (min_free_kbytes < 128)
5277                 min_free_kbytes = 128;
5278         if (min_free_kbytes > 65536)
5279                 min_free_kbytes = 65536;
5280         setup_per_zone_wmarks();
5281         refresh_zone_stat_thresholds();
5282         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5283         setup_per_zone_inactive_ratio();
5284         return 0;
5285 }
5286 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5287
5288 /*
5289  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5290  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5291  *      changes.
5292  */
5293 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5294         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5295 {
5296         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5297         if (write)
5298                 setup_per_zone_wmarks();
5299         return 0;
5300 }
5301
5302 #ifdef CONFIG_NUMA
5303 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5304         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5305 {
5306         struct zone *zone;
5307         int rc;
5308
5309         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5310         if (rc)
5311                 return rc;
5312
5313         for_each_zone(zone)
5314                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5315                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5316         return 0;
5317 }
5318
5319 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5320         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5321 {
5322         struct zone *zone;
5323         int rc;
5324
5325         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5326         if (rc)
5327                 return rc;
5328
5329         for_each_zone(zone)
5330                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5331                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5332         return 0;
5333 }
5334 #endif
5335
5336 /*
5337  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5338  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5339  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5340  *
5341  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5342  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5343  * if in function of the boot time zone sizes.
5344  */
5345 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5346         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5347 {
5348         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5349         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5350         return 0;
5351 }
5352
5353 /*
5354  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5355  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5356  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5357  */
5358
5359 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5360         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5361 {
5362         struct zone *zone;
5363         unsigned int cpu;
5364         int ret;
5365
5366         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5367         if (!write || (ret < 0))
5368                 return ret;
5369         for_each_populated_zone(zone) {
5370                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5371                         unsigned long  high;
5372                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5373                         setup_pagelist_highmark(
5374                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5375                 }
5376         }
5377         return 0;
5378 }
5379
5380 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5381
5382 #ifdef CONFIG_NUMA
5383 static int __init set_hashdist(char *str)
5384 {
5385         if (!str)
5386                 return 0;
5387         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5388         return 1;
5389 }
5390 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5391 #endif
5392
5393 /*
5394  * allocate a large system hash table from bootmem
5395  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5396  *   quantity of entries
5397  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5398  */
5399 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5400                                      unsigned long bucketsize,
5401                                      unsigned long numentries,
5402                                      int scale,
5403                                      int flags,
5404                                      unsigned int *_hash_shift,
5405                                      unsigned int *_hash_mask,
5406                                      unsigned long low_limit,
5407                                      unsigned long high_limit)
5408 {
5409         unsigned long long max = high_limit;
5410         unsigned long log2qty, size;
5411         void *table = NULL;
5412
5413         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5414         if (!numentries) {
5415                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5416                 numentries = nr_kernel_pages;
5417                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5418                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5419                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5420
5421                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5422                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5423                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5424                 else
5425                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5426
5427                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5428                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5429                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5430                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5431                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5432                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5433                                 BUG_ON(!numentries);
5434                         }
5435                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5436                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5437         }
5438         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5439
5440         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5441         if (max == 0) {
5442                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5443                 do_div(max, bucketsize);
5444         }
5445         max = min(max, 0x80000000ULL);
5446
5447         if (numentries < low_limit)
5448                 numentries = low_limit;
5449         if (numentries > max)
5450                 numentries = max;
5451
5452         log2qty = ilog2(numentries);
5453
5454         do {
5455                 size = bucketsize << log2qty;
5456                 if (flags & HASH_EARLY)
5457                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5458                 else if (hashdist)
5459                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5460                 else {
5461                         /*
5462                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5463                          * some pages at the end of hash table which
5464                          * alloc_pages_exact() automatically does
5465                          */
5466                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5467                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5468                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5469                         }
5470                 }
5471         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5472
5473         if (!table)
5474                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5475
5476         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5477                tablename,
5478                (1UL << log2qty),
5479                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5480                size);
5481
5482         if (_hash_shift)
5483                 *_hash_shift = log2qty;
5484         if (_hash_mask)
5485                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5486
5487         return table;
5488 }
5489
5490 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5491 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5492                                                         unsigned long pfn)
5493 {
5494 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5495         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5496 #else
5497         return zone->pageblock_flags;
5498 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5499 }
5500
5501 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5502 {
5503 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5504         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5505         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5506 #else
5507         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5508         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5509 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5510 }
5511
5512 /**
5513  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5514  * @page: The page within the block of interest
5515  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5516  * @end_bitidx: The last bit of interest
5517  * returns pageblock_bits flags
5518  */
5519 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5520                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5521 {
5522         struct zone *zone;
5523         unsigned long *bitmap;
5524         unsigned long pfn, bitidx;
5525         unsigned long flags = 0;
5526         unsigned long value = 1;
5527
5528         zone = page_zone(page);
5529         pfn = page_to_pfn(page);
5530         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5531         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5532
5533         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5534                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5535                         flags |= value;
5536
5537         return flags;
5538 }
5539
5540 /**
5541  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5542  * @page: The page within the block of interest
5543  * @start_bitidx: The first bit of interest
5544  * @end_bitidx: The last bit of interest
5545  * @flags: The flags to set
5546  */
5547 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5548                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5549 {
5550         struct zone *zone;
5551         unsigned long *bitmap;
5552         unsigned long pfn, bitidx;
5553         unsigned long value = 1;
5554
5555         zone = page_zone(page);
5556         pfn = page_to_pfn(page);
5557         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5558         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5559         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5560         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5561
5562         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5563                 if (flags & value)
5564                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5565                 else
5566                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5567 }
5568
5569 /*
5570  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5571  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5572  *
5573  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5574  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5575  * expect this function should be exact.
5576  */
5577 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5578 {
5579         unsigned long pfn, iter, found;
5580         int mt;
5581
5582         /*
5583          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5584          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5585          */
5586         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5587                 return false;
5588         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5589         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5590                 return false;
5591
5592         pfn = page_to_pfn(page);
5593         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5594                 unsigned long check = pfn + iter;
5595
5596                 if (!pfn_valid_within(check))
5597                         continue;
5598
5599                 page = pfn_to_page(check);
5600                 /*
5601                  * We can't use page_count without pin a page
5602                  * because another CPU can free compound page.
5603                  * This check already skips compound tails of THP
5604                  * because their page->_count is zero at all time.
5605                  */
5606                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5607                         if (PageBuddy(page))
5608                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5609                         continue;
5610                 }
5611
5612                 if (!PageLRU(page))
5613                         found++;
5614                 /*
5615                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5616                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5617                  * and it still to be fixed.
5618                  */
5619                 /*
5620                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5621                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5622                  *
5623                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5624                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5625                  * page at boot.
5626                  */
5627                 if (found > count)
5628                         return true;
5629         }
5630         return false;
5631 }
5632
5633 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5634 {
5635         struct zone *zone;
5636         unsigned long pfn;
5637
5638         /*
5639          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5640          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5641          * the zone but still within the section.
5642          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5643          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5644          */
5645         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5646                 return false;
5647
5648         zone = page_zone(page);
5649         pfn = page_to_pfn(page);
5650         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5651                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5652                 return false;
5653
5654         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0);
5655 }
5656
5657 #ifdef CONFIG_CMA
5658
5659 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5660 {
5661         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5662                              pageblock_nr_pages) - 1);
5663 }
5664
5665 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5666 {
5667         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5668                                 pageblock_nr_pages));
5669 }
5670
5671 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5672 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5673 {
5674         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5675         unsigned long nr_reclaimed;
5676         unsigned long pfn = start;
5677         unsigned int tries = 0;
5678         int ret = 0;
5679
5680         struct compact_control cc = {
5681                 .nr_migratepages = 0,
5682                 .order = -1,
5683                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5684                 .sync = true,
5685                 .ignore_skip_hint = true,
5686         };
5687         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5688
5689         migrate_prep_local();
5690
5691         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5692                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5693                         ret = -EINTR;
5694                         break;
5695                 }
5696
5697                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5698                         cc.nr_migratepages = 0;
5699                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5700                                                          pfn, end, true);
5701                         if (!pfn) {
5702                                 ret = -EINTR;
5703                                 break;
5704                         }
5705                         tries = 0;
5706                 } else if (++tries == 5) {
5707                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5708                         break;
5709                 }
5710
5711                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc.zone,
5712                                                         &cc.migratepages);
5713                 cc.nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5714
5715                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5716                                     alloc_migrate_target,
5717                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5718         }
5719
5720         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5721         return ret > 0 ? 0 : ret;
5722 }
5723
5724 /*
5725  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5726  */
5727 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5728 {
5729         unsigned long flags;
5730         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5731         zone->min_cma_pages += count;
5732         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5733         setup_per_zone_wmarks();
5734 }
5735
5736 /*
5737  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5738  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5739  *__alloc_pages_slowpath() function.
5740  */
5741 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5742 {
5743         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5744         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5745         int did_some_progress = 0;
5746         int order = 1;
5747
5748         /*
5749          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5750          * to stabilise at new watermark level.
5751          */
5752         __update_cma_watermarks(zone, count);
5753
5754         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5755         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5756                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5757
5758                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5759                                                       NULL);
5760                 if (!did_some_progress) {
5761                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5762                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5763                 }
5764         }
5765
5766         /* Restore original watermark levels. */
5767         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5768
5769         return count;
5770 }
5771
5772 /**
5773  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5774  * @start:      start PFN to allocate
5775  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5776  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5777  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5778  *                      in range must have the same migratetype and it must
5779  *                      be either of the two.
5780  *
5781  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5782  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5783  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5784  * pages fall in.
5785  *
5786  * The PFN range must belong to a single zone.
5787  *
5788  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5789  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5790  * need to be freed with free_contig_range().
5791  */
5792 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5793                        unsigned migratetype)
5794 {
5795         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5796         unsigned long outer_start, outer_end;
5797         int ret = 0, order;
5798
5799         /*
5800          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5801          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5802          * have different sizes, and due to the way page allocator
5803          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5804          * that page allocator won't try to merge buddies from
5805          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5806          * other migration type.
5807          *
5808          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5809          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5810          * we are interested in).  This will put all the pages in
5811          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5812          *
5813          * When this is done, we take the pages in range from page
5814          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5815          * page allocator will never consider using them.
5816          *
5817          * This lets us mark the pageblocks back as
5818          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5819          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5820          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5821          */
5822
5823         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5824                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
5825         if (ret)
5826                 goto done;
5827
5828         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
5829         if (ret)
5830                 goto done;
5831
5832         /*
5833          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5834          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5835          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5836          * What we are going to do is to allocate all pages from
5837          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5838          *
5839          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5840          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5841          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5842          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5843          * once this is done free the pages we are not interested in.
5844          *
5845          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5846          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5847          */
5848
5849         lru_add_drain_all();
5850         drain_all_pages();
5851
5852         order = 0;
5853         outer_start = start;
5854         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5855                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5856                         ret = -EBUSY;
5857                         goto done;
5858                 }
5859                 outer_start &= ~0UL << order;
5860         }
5861
5862         /* Make sure the range is really isolated. */
5863         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5864                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5865                        outer_start, end);
5866                 ret = -EBUSY;
5867                 goto done;
5868         }
5869
5870         /*
5871          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5872          * will not starve the system.
5873          */
5874         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5875
5876         /* Grab isolated pages from freelists. */
5877         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
5878         if (!outer_end) {
5879                 ret = -EBUSY;
5880                 goto done;
5881         }
5882
5883         /* Free head and tail (if any) */
5884         if (start != outer_start)
5885                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5886         if (end != outer_end)
5887                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5888
5889 done:
5890         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5891                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5892         return ret;
5893 }
5894
5895 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5896 {
5897         for (; nr_pages--; ++pfn)
5898                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5899 }
5900 #endif
5901
5902 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5903 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5904 {
5905         struct zone *zone = data;
5906         int cpu;
5907         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5908
5909         for_each_possible_cpu(cpu) {
5910                 struct per_cpu_pageset *pset;
5911                 struct per_cpu_pages *pcp;
5912
5913                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5914                 pcp = &pset->pcp;
5915
5916                 local_irq_save(flags);
5917                 if (pcp->count > 0)
5918                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5919                 drain_zonestat(zone, pset);
5920                 setup_pageset(pset, batch);
5921                 local_irq_restore(flags);
5922         }
5923         return 0;
5924 }
5925
5926 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5927 {
5928         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5929 }
5930 #endif
5931
5932 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5933 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5934 {
5935         unsigned long flags;
5936         int cpu;
5937         struct per_cpu_pageset *pset;
5938
5939         /* avoid races with drain_pages()  */
5940         local_irq_save(flags);
5941         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5942                 for_each_online_cpu(cpu) {
5943                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5944                         drain_zonestat(zone, pset);
5945                 }
5946                 free_percpu(zone->pageset);
5947                 zone->pageset = &boot_pageset;
5948         }
5949         local_irq_restore(flags);
5950 }
5951
5952 /*
5953  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5954  */
5955 void
5956 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5957 {
5958         struct page *page;
5959         struct zone *zone;
5960         int order, i;
5961         unsigned long pfn;
5962         unsigned long flags;
5963         /* find the first valid pfn */
5964         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5965                 if (pfn_valid(pfn))
5966                         break;
5967         if (pfn == end_pfn)
5968                 return;
5969         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5970         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5971         pfn = start_pfn;
5972         while (pfn < end_pfn) {
5973                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5974                         pfn++;
5975                         continue;
5976                 }
5977                 page = pfn_to_page(pfn);
5978                 BUG_ON(page_count(page));
5979                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5980                 order = page_order(page);
5981 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5982                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5983                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5984 #endif
5985                 list_del(&page->lru);
5986                 rmv_page_order(page);
5987                 zone->free_area[order].nr_free--;
5988                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5989                                       - (1UL << order));
5990                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5991                         SetPageReserved((page+i));
5992                 pfn += (1 << order);
5993         }
5994         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5995 }
5996 #endif
5997
5998 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5999 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6000 {
6001         struct zone *zone = page_zone(page);
6002         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6003         unsigned long flags;
6004         int order;
6005
6006         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6007         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6008                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6009
6010                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6011                         break;
6012         }
6013         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6014
6015         return order < MAX_ORDER;
6016 }
6017 #endif
6018
6019 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6020         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6021         {1UL << PG_error,               "error"         },
6022         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6023         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6024         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6025         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6026         {1UL << PG_active,              "active"        },
6027         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6028         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6029         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6030         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6031         {1UL << PG_private,             "private"       },
6032         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6033         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6034 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6035         {1UL << PG_head,                "head"          },
6036         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6037 #else
6038         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6039 #endif
6040         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6041         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6042         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6043         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6044         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6045 #ifdef CONFIG_MMU
6046         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6047 #endif
6048 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6049         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6050 #endif
6051 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6052         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6053 #endif
6054 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6055         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6056 #endif
6057 };
6058
6059 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6060 {
6061         const char *delim = "";
6062         unsigned long mask;
6063         int i;
6064
6065         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6066
6067         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6068
6069         /* remove zone id */
6070         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6071
6072         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6073
6074                 mask = pageflag_names[i].mask;
6075                 if ((flags & mask) != mask)
6076                         continue;
6077
6078                 flags &= ~mask;
6079                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6080                 delim = "|";
6081         }
6082
6083         /* check for left over flags */
6084         if (flags)
6085                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6086
6087         printk(")\n");
6088 }
6089
6090 void dump_page(struct page *page)
6091 {
6092         printk(KERN_ALERT
6093                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6094                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6095                 page->mapping, page->index);
6096         dump_page_flags(page->flags);
6097         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6098 }
6099
6100 /* reset zone->present_pages */
6101 void reset_zone_present_pages(void)
6102 {
6103         struct zone *z;
6104         int i, nid;
6105
6106         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
6107                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6108                         z = NODE_DATA(nid)->node_zones + i;
6109                         z->present_pages = 0;
6110                 }
6111         }
6112 }
6113
6114 /* calculate zone's present pages in buddy system */
6115 void fixup_zone_present_pages(int nid, unsigned long start_pfn,
6116                                 unsigned long end_pfn)
6117 {
6118         struct zone *z;
6119         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6120         int i;
6121
6122         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6123                 z = NODE_DATA(nid)->node_zones + i;
6124                 zone_start_pfn = z->zone_start_pfn;
6125                 zone_end_pfn = zone_start_pfn + z->spanned_pages;
6126
6127                 /* if the two regions intersect */
6128                 if (!(zone_start_pfn >= end_pfn || zone_end_pfn <= start_pfn))
6129                         z->present_pages += min(end_pfn, zone_end_pfn) -
6130                                             max(start_pfn, zone_start_pfn);
6131         }
6132 }