Bluetooth: Properly check L2CAP config option output buffer length
[pandora-kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/memory.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/ftrace_event.h>
58 #include <linux/memcontrol.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62
63 #include <asm/tlbflush.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include "internal.h"
66
67 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
68 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
69 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
70 #endif
71
72 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
73 /*
74  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
75  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
76  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
77  * defined in <linux/topology.h>.
78  */
79 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
81 #endif
82
83 /*
84  * Array of node states.
85  */
86 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
87         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
88         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifndef CONFIG_NUMA
90         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
92         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif
94         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
95 #endif  /* NUMA */
96 };
97 EXPORT_SYMBOL(node_states);
98
99 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
100 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
101 /*
102  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
103  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
104  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
105  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
106  */
107 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
108
109 int percpu_pagelist_fraction;
110 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
111
112 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
113 /*
114  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
115  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
116  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
117  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
118  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
119  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
120  */
121
122 static gfp_t saved_gfp_mask;
123
124 void pm_restore_gfp_mask(void)
125 {
126         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
127         if (saved_gfp_mask) {
128                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
129                 saved_gfp_mask = 0;
130         }
131 }
132
133 void pm_restrict_gfp_mask(void)
134 {
135         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
136         WARN_ON(saved_gfp_mask);
137         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
138         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
139 }
140
141 bool pm_suspended_storage(void)
142 {
143         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
144                 return false;
145         return true;
146 }
147 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
148
149 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
150 int pageblock_order __read_mostly;
151 #endif
152
153 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
154
155 /*
156  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
157  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
158  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
159  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
160  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
161  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
162  *
163  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
164  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
165  */
166 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
167 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
168          256,
169 #endif
170 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
171          256,
172 #endif
173 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
174          32,
175 #endif
176          32,
177 };
178
179 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
180
181 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
183          "DMA",
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
186          "DMA32",
187 #endif
188          "Normal",
189 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
190          "HighMem",
191 #endif
192          "Movable",
193 };
194
195 int min_free_kbytes = 1024;
196
197 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
198 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
199 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
200
201 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
202   /*
203    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
204    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
205    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
206    * so the number of times add_active_range() can be called is
207    * related to the number of nodes and the number of holes
208    */
209   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
210     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
211     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
212   #else
213     #if MAX_NUMNODES >= 32
214       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
215       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
216     #else
217       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
218       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
219     #endif
220   #endif
221
222   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
223   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
224   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
225   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
226   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
227   static unsigned long __initdata required_movablecore;
228   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
229
230   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
231   int movable_zone;
232   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
233 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
234
235 #if MAX_NUMNODES > 1
236 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
237 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
238 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
239 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
240 #endif
241
242 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
243
244 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
245 {
246
247         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
248                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
249
250         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
251                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
252 }
253
254 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
255
256 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
257 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
258 {
259         int ret = 0;
260         unsigned seq;
261         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
262
263         do {
264                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
265                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
266                         ret = 1;
267                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
268                         ret = 1;
269         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
270
271         return ret;
272 }
273
274 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
275 {
276         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
277                 return 0;
278         if (zone != page_zone(page))
279                 return 0;
280
281         return 1;
282 }
283 /*
284  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
285  */
286 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
287 {
288         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
289                 return 1;
290         if (!page_is_consistent(zone, page))
291                 return 1;
292
293         return 0;
294 }
295 #else
296 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
297 {
298         return 0;
299 }
300 #endif
301
302 static void bad_page(struct page *page)
303 {
304         static unsigned long resume;
305         static unsigned long nr_shown;
306         static unsigned long nr_unshown;
307
308         /* Don't complain about poisoned pages */
309         if (PageHWPoison(page)) {
310                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
311                 return;
312         }
313
314         /*
315          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
316          * or allow a steady drip of one report per second.
317          */
318         if (nr_shown == 60) {
319                 if (time_before(jiffies, resume)) {
320                         nr_unshown++;
321                         goto out;
322                 }
323                 if (nr_unshown) {
324                         printk(KERN_ALERT
325                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
326                                 nr_unshown);
327                         nr_unshown = 0;
328                 }
329                 nr_shown = 0;
330         }
331         if (nr_shown++ == 0)
332                 resume = jiffies + 60 * HZ;
333
334         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
335                 current->comm, page_to_pfn(page));
336         dump_page(page);
337
338         print_modules();
339         dump_stack();
340 out:
341         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
342         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
343         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
344 }
345
346 /*
347  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
348  *
349  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
350  *
351  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
352  *
353  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
354  * the head page (even the head page has this).
355  *
356  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
357  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
358  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
359  */
360
361 static void free_compound_page(struct page *page)
362 {
363         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
364 }
365
366 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
367 {
368         int i;
369         int nr_pages = 1 << order;
370
371         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
372         set_compound_order(page, order);
373         __SetPageHead(page);
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376                 __SetPageTail(p);
377                 set_page_count(p, 0);
378                 p->first_page = page;
379         }
380 }
381
382 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
383 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
384 {
385         int i;
386         int nr_pages = 1 << order;
387         int bad = 0;
388
389         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
390             unlikely(!PageHead(page))) {
391                 bad_page(page);
392                 bad++;
393         }
394
395         __ClearPageHead(page);
396
397         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
398                 struct page *p = page + i;
399
400                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
401                         bad_page(page);
402                         bad++;
403                 }
404                 __ClearPageTail(p);
405         }
406
407         return bad;
408 }
409
410 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
411 {
412         int i;
413
414         /*
415          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
416          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
417          */
418         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
419         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
420                 clear_highpage(page + i);
421 }
422
423 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
424 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
425
426 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
427 {
428         unsigned long res;
429
430         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
431                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
432                 return 0;
433         }
434         _debug_guardpage_minorder = res;
435         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
436         return 0;
437 }
438 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
439
440 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
441 {
442         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
443 }
444
445 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
446 {
447         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
448 }
449 #else
450 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
451 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
452 #endif
453
454 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
455 {
456         set_page_private(page, order);
457         __SetPageBuddy(page);
458 }
459
460 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
461 {
462         __ClearPageBuddy(page);
463         set_page_private(page, 0);
464 }
465
466 /*
467  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
468  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
469  *
470  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
471  * the following equation:
472  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
473  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
474  * 1 buddy is #10:
475  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
476  *
477  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
478  * satisfies the following equation:
479  *     P = B & ~(1 << O)
480  *
481  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
482  */
483 static inline unsigned long
484 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
485 {
486         return page_idx ^ (1 << order);
487 }
488
489 /*
490  * This function checks whether a page is free && is the buddy
491  * we can do coalesce a page and its buddy if
492  * (a) the buddy is not in a hole &&
493  * (b) the buddy is in the buddy system &&
494  * (c) a page and its buddy have the same order &&
495  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
496  *
497  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
498  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
499  *
500  * For recording page's order, we use page_private(page).
501  */
502 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
503                                                                 int order)
504 {
505         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
506                 return 0;
507
508         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
509                 return 0;
510
511         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
512                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
513                 return 1;
514         }
515
516         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
517                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
518                 return 1;
519         }
520         return 0;
521 }
522
523 /*
524  * Freeing function for a buddy system allocator.
525  *
526  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
527  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
528  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
529  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
530  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
531  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
532  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
533  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
534  * parts of the VM system.
535  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
536  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
537  * order is recorded in page_private(page) field.
538  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
539  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
540  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
541  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
542  * triggers coalescing into a block of larger size.
543  *
544  * -- wli
545  */
546
547 static inline void __free_one_page(struct page *page,
548                 struct zone *zone, unsigned int order,
549                 int migratetype)
550 {
551         unsigned long page_idx;
552         unsigned long combined_idx;
553         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
554         struct page *buddy;
555
556         if (unlikely(PageCompound(page)))
557                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
558                         return;
559
560         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
561
562         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
563
564         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
565         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
566
567         while (order < MAX_ORDER-1) {
568                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
569                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
570                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
571                         break;
572                 /*
573                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
574                  * merge with it and move up one order.
575                  */
576                 if (page_is_guard(buddy)) {
577                         clear_page_guard_flag(buddy);
578                         set_page_private(page, 0);
579                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
580                 } else {
581                         list_del(&buddy->lru);
582                         zone->free_area[order].nr_free--;
583                         rmv_page_order(buddy);
584                 }
585                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
586                 page = page + (combined_idx - page_idx);
587                 page_idx = combined_idx;
588                 order++;
589         }
590         set_page_order(page, order);
591
592         /*
593          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
594          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
595          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
596          * that is happening, add the free page to the tail of the list
597          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
598          * as a higher order page
599          */
600         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
601                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
602                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
603                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
604                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
605                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
606                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
607                         list_add_tail(&page->lru,
608                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
609                         goto out;
610                 }
611         }
612
613         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
614 out:
615         zone->free_area[order].nr_free++;
616 }
617
618 /*
619  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
620  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
621  * free_pages_check() will verify...
622  */
623 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
624 {
625         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
626         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
627 }
628
629 static inline int free_pages_check(struct page *page)
630 {
631         if (unlikely(page_mapcount(page) |
632                 (page->mapping != NULL)  |
633                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
634                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
635                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
636                 bad_page(page);
637                 return 1;
638         }
639         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
640                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
641         return 0;
642 }
643
644 /*
645  * Frees a number of pages from the PCP lists
646  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
647  * count is the number of pages to free.
648  *
649  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
650  * see if this freeing clears that state.
651  *
652  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
653  * pinned" detection logic.
654  */
655 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
656                                         struct per_cpu_pages *pcp)
657 {
658         int migratetype = 0;
659         int batch_free = 0;
660         int to_free = count;
661
662         spin_lock(&zone->lock);
663         zone->all_unreclaimable = 0;
664         zone->pages_scanned = 0;
665
666         while (to_free) {
667                 struct page *page;
668                 struct list_head *list;
669
670                 /*
671                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
672                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
673                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
674                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
675                  * lists
676                  */
677                 do {
678                         batch_free++;
679                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
680                                 migratetype = 0;
681                         list = &pcp->lists[migratetype];
682                 } while (list_empty(list));
683
684                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
685                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
686                         batch_free = to_free;
687
688                 do {
689                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
690                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
691                         list_del(&page->lru);
692                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
693                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
694                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
695                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
696         }
697         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
698         spin_unlock(&zone->lock);
699 }
700
701 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
702                                 int migratetype)
703 {
704         spin_lock(&zone->lock);
705         zone->all_unreclaimable = 0;
706         zone->pages_scanned = 0;
707
708         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
709         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
710         spin_unlock(&zone->lock);
711 }
712
713 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
714 {
715         int i;
716         int bad = 0;
717
718         trace_mm_page_free(page, order);
719         kmemcheck_free_shadow(page, order);
720
721         if (PageAnon(page))
722                 page->mapping = NULL;
723         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
724                 bad += free_pages_check(page + i);
725         if (bad)
726                 return false;
727
728         if (!PageHighMem(page)) {
729                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
730                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
731                                            PAGE_SIZE << order);
732         }
733         arch_free_page(page, order);
734         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
735
736         return true;
737 }
738
739 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
740 {
741         unsigned long flags;
742         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
743
744         if (!free_pages_prepare(page, order))
745                 return;
746
747         local_irq_save(flags);
748         if (unlikely(wasMlocked))
749                 free_page_mlock(page);
750         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
751         free_one_page(page_zone(page), page, order,
752                                         get_pageblock_migratetype(page));
753         local_irq_restore(flags);
754 }
755
756 /*
757  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
758  */
759 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
760 {
761         if (order == 0) {
762                 __ClearPageReserved(page);
763                 set_page_count(page, 0);
764                 set_page_refcounted(page);
765                 __free_page(page);
766         } else {
767                 int loop;
768
769                 prefetchw(page);
770                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
771                         struct page *p = &page[loop];
772
773                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
774                                 prefetchw(p + 1);
775                         __ClearPageReserved(p);
776                         set_page_count(p, 0);
777                 }
778
779                 set_page_refcounted(page);
780                 __free_pages(page, order);
781         }
782 }
783
784 #ifdef CONFIG_CMA
785 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
786 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
787 {
788         unsigned i = pageblock_nr_pages;
789         struct page *p = page;
790
791         do {
792                 __ClearPageReserved(p);
793                 set_page_count(p, 0);
794         } while (++p, --i);
795
796         set_page_refcounted(page);
797         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
798         __free_pages(page, pageblock_order);
799         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
800 }
801 #endif
802
803 /*
804  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
805  * Please do not alter this order without good reasons and regression
806  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
807  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
808  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
809  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
810  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
811  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
812  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
813  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
814  *
815  * -- wli
816  */
817 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
818         int low, int high, struct free_area *area,
819         int migratetype)
820 {
821         unsigned long size = 1 << high;
822
823         while (high > low) {
824                 area--;
825                 high--;
826                 size >>= 1;
827                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
828
829 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
830                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
831                         /*
832                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
833                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
834                          * Corresponding page table entries will not be touched,
835                          * pages will stay not present in virtual address space
836                          */
837                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
838                         set_page_guard_flag(&page[size]);
839                         set_page_private(&page[size], high);
840                         /* Guard pages are not available for any usage */
841                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << high));
842                         continue;
843                 }
844 #endif
845                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
846                 area->nr_free++;
847                 set_page_order(&page[size], high);
848         }
849 }
850
851 /*
852  * This page is about to be returned from the page allocator
853  */
854 static inline int check_new_page(struct page *page)
855 {
856         if (unlikely(page_mapcount(page) |
857                 (page->mapping != NULL)  |
858                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
859                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
860                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
861                 bad_page(page);
862                 return 1;
863         }
864         return 0;
865 }
866
867 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
868 {
869         int i;
870
871         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
872                 struct page *p = page + i;
873                 if (unlikely(check_new_page(p)))
874                         return 1;
875         }
876
877         set_page_private(page, 0);
878         set_page_refcounted(page);
879
880         arch_alloc_page(page, order);
881         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
882
883         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
884                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
885
886         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
887                 prep_compound_page(page, order);
888
889         return 0;
890 }
891
892 /*
893  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
894  * the smallest available page from the freelists
895  */
896 static inline
897 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
898                                                 int migratetype)
899 {
900         unsigned int current_order;
901         struct free_area * area;
902         struct page *page;
903
904         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
905         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
906                 area = &(zone->free_area[current_order]);
907                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
908                         continue;
909
910                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
911                                                         struct page, lru);
912                 list_del(&page->lru);
913                 rmv_page_order(page);
914                 area->nr_free--;
915                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
916                 return page;
917         }
918
919         return NULL;
920 }
921
922
923 /*
924  * This array describes the order lists are fallen back to when
925  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
926  */
927 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
928         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
929         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
930 #ifdef CONFIG_CMA
931         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
932         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
933 #else
934         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
935 #endif
936         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
937         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
938 };
939
940 /*
941  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
942  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
943  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
944  */
945 static int move_freepages(struct zone *zone,
946                           struct page *start_page, struct page *end_page,
947                           int migratetype)
948 {
949         struct page *page;
950         unsigned long order;
951         int pages_moved = 0;
952
953 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
954         /*
955          * page_zone is not safe to call in this context when
956          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
957          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
958          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
959          * grouping pages by mobility
960          */
961         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
962 #endif
963
964         for (page = start_page; page <= end_page;) {
965                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
966                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
967
968                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
969                         page++;
970                         continue;
971                 }
972
973                 if (!PageBuddy(page)) {
974                         page++;
975                         continue;
976                 }
977
978                 order = page_order(page);
979                 list_move(&page->lru,
980                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
981                 page += 1 << order;
982                 pages_moved += 1 << order;
983         }
984
985         return pages_moved;
986 }
987
988 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
989                                 int migratetype)
990 {
991         unsigned long start_pfn, end_pfn;
992         struct page *start_page, *end_page;
993
994         start_pfn = page_to_pfn(page);
995         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
996         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
997         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
998         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
999
1000         /* Do not cross zone boundaries */
1001         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
1002                 start_page = page;
1003         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
1004                 return 0;
1005
1006         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1007 }
1008
1009 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1010                                         int start_order, int migratetype)
1011 {
1012         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1013
1014         while (nr_pageblocks--) {
1015                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1016                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1017         }
1018 }
1019
1020 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1021 static inline struct page *
1022 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1023 {
1024         struct free_area * area;
1025         int current_order;
1026         struct page *page;
1027         int migratetype, i;
1028
1029         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1030         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1031                                                 --current_order) {
1032                 for (i = 0;; i++) {
1033                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1034
1035                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1036                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1037                                 break;
1038
1039                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1040                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1041                                 continue;
1042
1043                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1044                                         struct page, lru);
1045                         area->nr_free--;
1046
1047                         /*
1048                          * If breaking a large block of pages, move all free
1049                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1050                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1051                          * aggressive about taking ownership of free pages
1052                          *
1053                          * On the other hand, never change migration
1054                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1055                          * pages on different free lists. We don't
1056                          * want unmovable pages to be allocated from
1057                          * MIGRATE_CMA areas.
1058                          */
1059                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1060                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1061                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1062                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1063                                 int pages;
1064                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1065                                                                 start_migratetype);
1066
1067                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1068                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1069                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1070                                         set_pageblock_migratetype(page,
1071                                                                 start_migratetype);
1072
1073                                 migratetype = start_migratetype;
1074                         }
1075
1076                         /* Remove the page from the freelists */
1077                         list_del(&page->lru);
1078                         rmv_page_order(page);
1079
1080                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1081                         if (current_order >= pageblock_order &&
1082                             !is_migrate_cma(migratetype))
1083                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1084                                                         start_migratetype);
1085
1086                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1087                                is_migrate_cma(migratetype)
1088                              ? migratetype : start_migratetype);
1089
1090                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1091                                 start_migratetype, migratetype);
1092
1093                         return page;
1094                 }
1095         }
1096
1097         return NULL;
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1102  * Call me with the zone->lock already held.
1103  */
1104 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1105                                                 int migratetype)
1106 {
1107         struct page *page;
1108
1109 retry_reserve:
1110         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1111
1112         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1113                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1114
1115                 /*
1116                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1117                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1118                  * and we want just one call site
1119                  */
1120                 if (!page) {
1121                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1122                         goto retry_reserve;
1123                 }
1124         }
1125
1126         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1127         return page;
1128 }
1129
1130 /*
1131  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1132  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1133  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1134  */
1135 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1136                         unsigned long count, struct list_head *list,
1137                         int migratetype, int cold)
1138 {
1139         int mt = migratetype, i;
1140
1141         spin_lock(&zone->lock);
1142         for (i = 0; i < count; ++i) {
1143                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1144                 if (unlikely(page == NULL))
1145                         break;
1146
1147                 /*
1148                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1149                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1150                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1151                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1152                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1153                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1154                  * properly.
1155                  */
1156                 if (likely(cold == 0))
1157                         list_add(&page->lru, list);
1158                 else
1159                         list_add_tail(&page->lru, list);
1160                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1161                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1162                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1163                                 mt = migratetype;
1164                 }
1165                 set_page_private(page, mt);
1166                 list = &page->lru;
1167         }
1168         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1169         spin_unlock(&zone->lock);
1170         return i;
1171 }
1172
1173 #ifdef CONFIG_NUMA
1174 /*
1175  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1176  * currently executing processor on remote nodes after they have
1177  * expired.
1178  *
1179  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1180  * a single processor.
1181  */
1182 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1183 {
1184         unsigned long flags;
1185         int to_drain;
1186
1187         local_irq_save(flags);
1188         if (pcp->count >= pcp->batch)
1189                 to_drain = pcp->batch;
1190         else
1191                 to_drain = pcp->count;
1192         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1193         pcp->count -= to_drain;
1194         local_irq_restore(flags);
1195 }
1196 #endif
1197
1198 /*
1199  * Drain pages of the indicated processor.
1200  *
1201  * The processor must either be the current processor and the
1202  * thread pinned to the current processor or a processor that
1203  * is not online.
1204  */
1205 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1206 {
1207         unsigned long flags;
1208         struct zone *zone;
1209
1210         for_each_populated_zone(zone) {
1211                 struct per_cpu_pageset *pset;
1212                 struct per_cpu_pages *pcp;
1213
1214                 local_irq_save(flags);
1215                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1216
1217                 pcp = &pset->pcp;
1218                 if (pcp->count) {
1219                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1220                         pcp->count = 0;
1221                 }
1222                 local_irq_restore(flags);
1223         }
1224 }
1225
1226 /*
1227  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1228  */
1229 void drain_local_pages(void *arg)
1230 {
1231         drain_pages(smp_processor_id());
1232 }
1233
1234 /*
1235  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1236  */
1237 void drain_all_pages(void)
1238 {
1239         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1240 }
1241
1242 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1243
1244 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1245 {
1246         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1247         unsigned long flags;
1248         int order, t;
1249         struct list_head *curr;
1250
1251         if (!zone->spanned_pages)
1252                 return;
1253
1254         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1255
1256         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1257         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1258                 if (pfn_valid(pfn)) {
1259                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1260
1261                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1262                                 swsusp_unset_page_free(page);
1263                 }
1264
1265         for_each_migratetype_order(order, t) {
1266                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1267                         unsigned long i;
1268
1269                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1270                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1271                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1272                 }
1273         }
1274         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1275 }
1276 #endif /* CONFIG_PM */
1277
1278 /*
1279  * Free a 0-order page
1280  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1281  */
1282 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1283 {
1284         struct zone *zone = page_zone(page);
1285         struct per_cpu_pages *pcp;
1286         unsigned long flags;
1287         int migratetype;
1288         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1289
1290         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1291                 return;
1292
1293         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1294         set_page_private(page, migratetype);
1295         local_irq_save(flags);
1296         if (unlikely(wasMlocked))
1297                 free_page_mlock(page);
1298         __count_vm_event(PGFREE);
1299
1300         /*
1301          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1302          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1303          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1304          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1305          * excessively into the page allocator
1306          */
1307         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1308                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1309                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1310                         goto out;
1311                 }
1312                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1313         }
1314
1315         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1316         if (cold)
1317                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1318         else
1319                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1320         pcp->count++;
1321         if (pcp->count >= pcp->high) {
1322                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1323                 pcp->count -= pcp->batch;
1324         }
1325
1326 out:
1327         local_irq_restore(flags);
1328 }
1329
1330 /*
1331  * Free a list of 0-order pages
1332  */
1333 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1334 {
1335         struct page *page, *next;
1336
1337         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1338                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1339                 free_hot_cold_page(page, cold);
1340         }
1341 }
1342
1343 /*
1344  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1345  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1346  * Each sub-page must be freed individually.
1347  *
1348  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1349  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1350  */
1351 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1352 {
1353         int i;
1354
1355         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1356         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1357
1358 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1359         /*
1360          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1361          * otherwise free the whole shadow.
1362          */
1363         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1364                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1365 #endif
1366
1367         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1368                 set_page_refcounted(page + i);
1369 }
1370
1371 /*
1372  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1373  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1374  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1375  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1376  * are enabled.
1377  *
1378  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1379  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1380  */
1381 int split_free_page(struct page *page)
1382 {
1383         unsigned int order;
1384         unsigned long watermark;
1385         struct zone *zone;
1386
1387         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1388
1389         zone = page_zone(page);
1390         order = page_order(page);
1391
1392         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1393         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1394         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1395                 return 0;
1396
1397         /* Remove page from free list */
1398         list_del(&page->lru);
1399         zone->free_area[order].nr_free--;
1400         rmv_page_order(page);
1401         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1402
1403         /* Split into individual pages */
1404         set_page_refcounted(page);
1405         split_page(page, order);
1406
1407         if (order >= pageblock_order - 1) {
1408                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1409                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1410                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1411                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1412                                 set_pageblock_migratetype(page,
1413                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1414                 }
1415         }
1416
1417         return 1 << order;
1418 }
1419
1420 /*
1421  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1422  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1423  * or two.
1424  */
1425 static inline
1426 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1427                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1428                         int migratetype)
1429 {
1430         unsigned long flags;
1431         struct page *page;
1432         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1433
1434 again:
1435         if (likely(order == 0)) {
1436                 struct per_cpu_pages *pcp;
1437                 struct list_head *list;
1438
1439                 local_irq_save(flags);
1440                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1441                 list = &pcp->lists[migratetype];
1442                 if (list_empty(list)) {
1443                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1444                                         pcp->batch, list,
1445                                         migratetype, cold);
1446                         if (unlikely(list_empty(list)))
1447                                 goto failed;
1448                 }
1449
1450                 if (cold)
1451                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1452                 else
1453                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1454
1455                 list_del(&page->lru);
1456                 pcp->count--;
1457         } else {
1458                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1459                         /*
1460                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1461                          *
1462                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1463                          * properly detect and handle allocation failures.
1464                          *
1465                          * We most definitely don't want callers attempting to
1466                          * allocate greater than order-1 page units with
1467                          * __GFP_NOFAIL.
1468                          */
1469                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1470                 }
1471                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1472                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1473                 spin_unlock(&zone->lock);
1474                 if (!page)
1475                         goto failed;
1476                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1477         }
1478
1479         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1480         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1481         local_irq_restore(flags);
1482
1483         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1484         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1485                 goto again;
1486         return page;
1487
1488 failed:
1489         local_irq_restore(flags);
1490         return NULL;
1491 }
1492
1493 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1494 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1495 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1496 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1497 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1498
1499 /* Mask to get the watermark bits */
1500 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1501
1502 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1503 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1504 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1505
1506 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1507
1508 static struct {
1509         struct fault_attr attr;
1510
1511         u32 ignore_gfp_highmem;
1512         u32 ignore_gfp_wait;
1513         u32 min_order;
1514 } fail_page_alloc = {
1515         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1516         .ignore_gfp_wait = 1,
1517         .ignore_gfp_highmem = 1,
1518         .min_order = 1,
1519 };
1520
1521 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1522 {
1523         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1524 }
1525 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1526
1527 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1528 {
1529         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1530                 return 0;
1531         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1532                 return 0;
1533         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1534                 return 0;
1535         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1536                 return 0;
1537
1538         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1539 }
1540
1541 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1542
1543 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1544 {
1545         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1546         struct dentry *dir;
1547
1548         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1549                                         &fail_page_alloc.attr);
1550         if (IS_ERR(dir))
1551                 return PTR_ERR(dir);
1552
1553         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1554                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1555                 goto fail;
1556         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1557                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1558                 goto fail;
1559         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1560                                 &fail_page_alloc.min_order))
1561                 goto fail;
1562
1563         return 0;
1564 fail:
1565         debugfs_remove_recursive(dir);
1566
1567         return -ENOMEM;
1568 }
1569
1570 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1571
1572 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1573
1574 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1575
1576 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1577 {
1578         return 0;
1579 }
1580
1581 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1582
1583 /*
1584  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1585  * of the allocation.
1586  */
1587 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1588                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1589 {
1590         /* free_pages my go negative - that's OK */
1591         long min = mark;
1592         int o;
1593
1594         free_pages -= (1 << order) - 1;
1595         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1596                 min -= min / 2;
1597         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1598                 min -= min / 4;
1599
1600         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1601                 return false;
1602         for (o = 0; o < order; o++) {
1603                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1604                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1605
1606                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1607                 min >>= 1;
1608
1609                 if (free_pages <= min)
1610                         return false;
1611         }
1612         return true;
1613 }
1614
1615 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1616                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1617 {
1618         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1619                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1620 }
1621
1622 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1623                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1624 {
1625         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1626
1627         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1628                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1629
1630         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1631                                                                 free_pages);
1632 }
1633
1634 #ifdef CONFIG_NUMA
1635 /*
1636  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1637  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1638  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1639  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1640  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1641  *
1642  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1643  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1644  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1645  *
1646  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1647  * nothing and returns NULL.
1648  *
1649  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1650  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1651  *
1652  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1653  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1654  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1655  * quickly as we can.
1656  */
1657 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1658 {
1659         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1660         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1661
1662         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1663         if (!zlc)
1664                 return NULL;
1665
1666         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1667                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1668                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1669         }
1670
1671         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1672                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1673                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1674         return allowednodes;
1675 }
1676
1677 /*
1678  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1679  * if it is worth looking at further for free memory:
1680  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1681  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1682  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1683  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1684  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1685  * else return false (zero) if it is not.
1686  *
1687  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1688  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1689  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1690  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1691  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1692  * into the second scan of the zonelist.
1693  *
1694  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1695  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1696  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1697  * unturned looking for a free page.
1698  */
1699 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1700                                                 nodemask_t *allowednodes)
1701 {
1702         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1703         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1704         int n;                          /* node that zone *z is on */
1705
1706         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1707         if (!zlc)
1708                 return 1;
1709
1710         i = z - zonelist->_zonerefs;
1711         n = zlc->z_to_n[i];
1712
1713         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1714         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1715 }
1716
1717 /*
1718  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1719  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1720  * from that zone don't waste time re-examining it.
1721  */
1722 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1723 {
1724         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1725         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1726
1727         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1728         if (!zlc)
1729                 return;
1730
1731         i = z - zonelist->_zonerefs;
1732
1733         set_bit(i, zlc->fullzones);
1734 }
1735
1736 /*
1737  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1738  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1739  */
1740 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1741 {
1742         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1743
1744         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1745         if (!zlc)
1746                 return;
1747
1748         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1749 }
1750
1751 #else   /* CONFIG_NUMA */
1752
1753 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1754 {
1755         return NULL;
1756 }
1757
1758 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1759                                 nodemask_t *allowednodes)
1760 {
1761         return 1;
1762 }
1763
1764 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1765 {
1766 }
1767
1768 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1769 {
1770 }
1771 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1772
1773 /*
1774  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1775  * a page.
1776  */
1777 static struct page *
1778 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1779                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1780                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1781 {
1782         struct zoneref *z;
1783         struct page *page = NULL;
1784         int classzone_idx;
1785         struct zone *zone;
1786         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1787         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1788         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1789
1790         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1791 zonelist_scan:
1792         /*
1793          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1794          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1795          */
1796         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1797                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1798                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1799                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1800                                 continue;
1801                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1802                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1803                                 continue;
1804
1805                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1806                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1807                         unsigned long mark;
1808                         int ret;
1809
1810                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1811                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1812                                     classzone_idx, alloc_flags))
1813                                 goto try_this_zone;
1814
1815                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1816                                 /*
1817                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1818                                  * and before considering the first zone allowed
1819                                  * by the cpuset.
1820                                  */
1821                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1822                                 zlc_active = 1;
1823                                 did_zlc_setup = 1;
1824                         }
1825
1826                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1827                                 goto this_zone_full;
1828
1829                         /*
1830                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1831                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1832                          */
1833                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1834                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1835                                 continue;
1836
1837                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1838                         switch (ret) {
1839                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1840                                 /* did not scan */
1841                                 continue;
1842                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1843                                 /* scanned but unreclaimable */
1844                                 continue;
1845                         default:
1846                                 /* did we reclaim enough */
1847                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1848                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1849                                         goto this_zone_full;
1850                         }
1851                 }
1852
1853 try_this_zone:
1854                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1855                                                 gfp_mask, migratetype);
1856                 if (page)
1857                         break;
1858 this_zone_full:
1859                 if (NUMA_BUILD)
1860                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1861         }
1862
1863         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1864                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1865                 zlc_active = 0;
1866                 goto zonelist_scan;
1867         }
1868         return page;
1869 }
1870
1871 /*
1872  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1873  * meminfo in irq context.
1874  */
1875 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1876 {
1877         bool ret = false;
1878
1879 #if NODES_SHIFT > 8
1880         ret = in_interrupt();
1881 #endif
1882         return ret;
1883 }
1884
1885 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1886                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1887                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1888
1889 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1890 {
1891         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1892
1893         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1894             debug_guardpage_minorder() > 0)
1895                 return;
1896
1897         /*
1898          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
1899          * be inhibited in non-blockable contexts.
1900          */
1901         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1902                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
1903
1904         /*
1905          * This documents exceptions given to allocations in certain
1906          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1907          * of allowed nodes.
1908          */
1909         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1910                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1911                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1912                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1913         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1914                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1915
1916         if (fmt) {
1917                 struct va_format vaf;
1918                 va_list args;
1919
1920                 va_start(args, fmt);
1921
1922                 vaf.fmt = fmt;
1923                 vaf.va = &args;
1924
1925                 pr_warn("%pV", &vaf);
1926
1927                 va_end(args);
1928         }
1929
1930         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1931                 current->comm, order, gfp_mask);
1932
1933         dump_stack();
1934         if (!should_suppress_show_mem())
1935                 show_mem(filter);
1936 }
1937
1938 static inline int
1939 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1940                                 unsigned long did_some_progress,
1941                                 unsigned long pages_reclaimed)
1942 {
1943         /* Do not loop if specifically requested */
1944         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1945                 return 0;
1946
1947         /* Always retry if specifically requested */
1948         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1949                 return 1;
1950
1951         /*
1952          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
1953          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
1954          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
1955          */
1956         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
1957                 return 0;
1958
1959         /*
1960          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1961          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1962          * implementations.
1963          */
1964         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1965                 return 1;
1966
1967         /*
1968          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1969          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1970          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1971          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1972          * allocation still fails, we stop retrying.
1973          */
1974         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1975                 return 1;
1976
1977         return 0;
1978 }
1979
1980 static inline struct page *
1981 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1982         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1983         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1984         int migratetype)
1985 {
1986         struct page *page;
1987
1988         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1989         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1990                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1991                 return NULL;
1992         }
1993
1994         /*
1995          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1996          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1997          * we're still under heavy pressure.
1998          */
1999         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2000                 order, zonelist, high_zoneidx,
2001                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2002                 preferred_zone, migratetype);
2003         if (page)
2004                 goto out;
2005
2006         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2007                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2008                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2009                         goto out;
2010                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2011                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2012                         goto out;
2013                 /*
2014                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2015                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2016                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2017                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2018                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2019                  */
2020                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2021                         goto out;
2022         }
2023         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2024         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
2025
2026 out:
2027         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2028         return page;
2029 }
2030
2031 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2032 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2033 static struct page *
2034 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2035         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2036         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2037         int migratetype, bool sync_migration,
2038         bool *deferred_compaction,
2039         unsigned long *did_some_progress)
2040 {
2041         struct page *page;
2042
2043         if (!order)
2044                 return NULL;
2045
2046         if (compaction_deferred(preferred_zone)) {
2047                 *deferred_compaction = true;
2048                 return NULL;
2049         }
2050
2051         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2052         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2053                                                 nodemask, sync_migration);
2054         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2055         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2056
2057                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2058                 drain_pages(get_cpu());
2059                 put_cpu();
2060
2061                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2062                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2063                                 alloc_flags, preferred_zone,
2064                                 migratetype);
2065                 if (page) {
2066                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2067                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2068                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2069                         return page;
2070                 }
2071
2072                 /*
2073                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2074                  * The most likely reason is that pages exist,
2075                  * but not enough to satisfy watermarks.
2076                  */
2077                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2078
2079                 /*
2080                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2081                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2082                  */
2083                 if (sync_migration)
2084                         defer_compaction(preferred_zone);
2085
2086                 cond_resched();
2087         }
2088
2089         return NULL;
2090 }
2091 #else
2092 static inline struct page *
2093 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2094         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2095         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2096         int migratetype, bool sync_migration,
2097         bool *deferred_compaction,
2098         unsigned long *did_some_progress)
2099 {
2100         return NULL;
2101 }
2102 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2103
2104 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2105 static int
2106 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2107                   nodemask_t *nodemask)
2108 {
2109         struct reclaim_state reclaim_state;
2110         int progress;
2111
2112         cond_resched();
2113
2114         /* We now go into synchronous reclaim */
2115         cpuset_memory_pressure_bump();
2116         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2117         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2118         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2119         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2120
2121         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2122
2123         current->reclaim_state = NULL;
2124         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2125         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2126
2127         cond_resched();
2128
2129         return progress;
2130 }
2131
2132 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2133 static inline struct page *
2134 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2135         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2136         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2137         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2138 {
2139         struct page *page = NULL;
2140         bool drained = false;
2141
2142         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2143                                                nodemask);
2144         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2145                 return NULL;
2146
2147         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2148         if (NUMA_BUILD)
2149                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2150
2151 retry:
2152         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2153                                         zonelist, high_zoneidx,
2154                                         alloc_flags, preferred_zone,
2155                                         migratetype);
2156
2157         /*
2158          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2159          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2160          */
2161         if (!page && !drained) {
2162                 drain_all_pages();
2163                 drained = true;
2164                 goto retry;
2165         }
2166
2167         return page;
2168 }
2169
2170 /*
2171  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2172  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2173  */
2174 static inline struct page *
2175 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2176         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2177         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2178         int migratetype)
2179 {
2180         struct page *page;
2181
2182         do {
2183                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2184                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2185                         preferred_zone, migratetype);
2186
2187                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2188                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2189         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2190
2191         return page;
2192 }
2193
2194 static inline
2195 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2196                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2197                                                 enum zone_type classzone_idx)
2198 {
2199         struct zoneref *z;
2200         struct zone *zone;
2201
2202         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2203                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2204 }
2205
2206 static inline int
2207 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2208 {
2209         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2210         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2211
2212         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2213         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2214
2215         /*
2216          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2217          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2218          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2219          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2220          */
2221         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2222
2223         if (atomic) {
2224                 /*
2225                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2226                  * if it can't schedule.
2227                  */
2228                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2229                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2230                 /*
2231                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2232                  * comment for __cpuset_node_allowed_softwall().
2233                  */
2234                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2235         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2236                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2237
2238         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2239                 if (!in_interrupt() &&
2240                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2241                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2242                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2243         }
2244
2245         return alloc_flags;
2246 }
2247
2248 static inline struct page *
2249 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2250         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2251         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2252         int migratetype)
2253 {
2254         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2255         struct page *page = NULL;
2256         int alloc_flags;
2257         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2258         unsigned long did_some_progress;
2259         bool sync_migration = false;
2260         bool deferred_compaction = false;
2261
2262         /*
2263          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2264          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2265          * be using allocators in order of preference for an area that is
2266          * too large.
2267          */
2268         if (order >= MAX_ORDER) {
2269                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2270                 return NULL;
2271         }
2272
2273         /*
2274          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2275          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2276          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2277          * using a larger set of nodes after it has established that the
2278          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2279          * over allocated.
2280          */
2281         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2282                 goto nopage;
2283
2284 restart:
2285         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2286                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2287                                                 zone_idx(preferred_zone));
2288
2289         /*
2290          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2291          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2292          * to how we want to proceed.
2293          */
2294         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2295
2296         /*
2297          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2298          * cpusets.
2299          */
2300         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2301                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2302                                         &preferred_zone);
2303
2304 rebalance:
2305         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2306         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2307                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2308                         preferred_zone, migratetype);
2309         if (page)
2310                 goto got_pg;
2311
2312         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2313         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2314                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2315                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2316                                 preferred_zone, migratetype);
2317                 if (page)
2318                         goto got_pg;
2319         }
2320
2321         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2322         if (!wait)
2323                 goto nopage;
2324
2325         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2326         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2327                 goto nopage;
2328
2329         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2330         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2331                 goto nopage;
2332
2333         /*
2334          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2335          * attempts after direct reclaim are synchronous
2336          */
2337         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2338                                         zonelist, high_zoneidx,
2339                                         nodemask,
2340                                         alloc_flags, preferred_zone,
2341                                         migratetype, sync_migration,
2342                                         &deferred_compaction,
2343                                         &did_some_progress);
2344         if (page)
2345                 goto got_pg;
2346         sync_migration = true;
2347
2348         /*
2349          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2350          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2351          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2352          * allocation now instead of entering direct reclaim
2353          */
2354         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2355                 goto nopage;
2356
2357         /* Try direct reclaim and then allocating */
2358         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2359                                         zonelist, high_zoneidx,
2360                                         nodemask,
2361                                         alloc_flags, preferred_zone,
2362                                         migratetype, &did_some_progress);
2363         if (page)
2364                 goto got_pg;
2365
2366         /*
2367          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2368          * running out of options and have to consider going OOM
2369          */
2370         if (!did_some_progress) {
2371                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2372                         if (oom_killer_disabled)
2373                                 goto nopage;
2374                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2375                                         zonelist, high_zoneidx,
2376                                         nodemask, preferred_zone,
2377                                         migratetype);
2378                         if (page)
2379                                 goto got_pg;
2380
2381                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2382                                 /*
2383                                  * The oom killer is not called for high-order
2384                                  * allocations that may fail, so if no progress
2385                                  * is being made, there are no other options and
2386                                  * retrying is unlikely to help.
2387                                  */
2388                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2389                                         goto nopage;
2390                                 /*
2391                                  * The oom killer is not called for lowmem
2392                                  * allocations to prevent needlessly killing
2393                                  * innocent tasks.
2394                                  */
2395                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2396                                         goto nopage;
2397                         }
2398
2399                         goto restart;
2400                 }
2401         }
2402
2403         /* Check if we should retry the allocation */
2404         pages_reclaimed += did_some_progress;
2405         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2406                                                 pages_reclaimed)) {
2407                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2408                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2409                 goto rebalance;
2410         } else {
2411                 /*
2412                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2413                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2414                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2415                  */
2416                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2417                                         zonelist, high_zoneidx,
2418                                         nodemask,
2419                                         alloc_flags, preferred_zone,
2420                                         migratetype, sync_migration,
2421                                         &deferred_compaction,
2422                                         &did_some_progress);
2423                 if (page)
2424                         goto got_pg;
2425         }
2426
2427 nopage:
2428         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2429         return page;
2430 got_pg:
2431         if (kmemcheck_enabled)
2432                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2433         return page;
2434
2435 }
2436
2437 /*
2438  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2439  */
2440 struct page *
2441 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2442                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2443 {
2444         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2445         struct zone *preferred_zone;
2446         struct page *page = NULL;
2447         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2448         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2449
2450         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2451
2452         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2453
2454         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2455
2456         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2457                 return NULL;
2458
2459         /*
2460          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2461          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2462          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2463          */
2464         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2465                 return NULL;
2466
2467 retry_cpuset:
2468         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2469
2470         /* The preferred zone is used for statistics later */
2471         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2472                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2473                                 &preferred_zone);
2474         if (!preferred_zone)
2475                 goto out;
2476
2477         /* First allocation attempt */
2478         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2479                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2480                         preferred_zone, migratetype);
2481         if (unlikely(!page))
2482                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2483                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2484                                 preferred_zone, migratetype);
2485
2486         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2487
2488 out:
2489         /*
2490          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2491          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2492          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2493          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2494          */
2495         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2496                 goto retry_cpuset;
2497
2498         return page;
2499 }
2500 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2501
2502 /*
2503  * Common helper functions.
2504  */
2505 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2506 {
2507         struct page *page;
2508
2509         /*
2510          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2511          * a highmem page
2512          */
2513         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2514
2515         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2516         if (!page)
2517                 return 0;
2518         return (unsigned long) page_address(page);
2519 }
2520 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2521
2522 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2523 {
2524         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2525 }
2526 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2527
2528 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2529 {
2530         if (put_page_testzero(page)) {
2531                 if (order == 0)
2532                         free_hot_cold_page(page, 0);
2533                 else
2534                         __free_pages_ok(page, order);
2535         }
2536 }
2537
2538 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2539
2540 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2541 {
2542         if (addr != 0) {
2543                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2544                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2545         }
2546 }
2547
2548 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2549
2550 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2551 {
2552         if (addr) {
2553                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2554                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2555
2556                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2557                 while (used < alloc_end) {
2558                         free_page(used);
2559                         used += PAGE_SIZE;
2560                 }
2561         }
2562         return (void *)addr;
2563 }
2564
2565 /**
2566  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2567  * @size: the number of bytes to allocate
2568  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2569  *
2570  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2571  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2572  * allocate memory in power-of-two pages.
2573  *
2574  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2575  *
2576  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2577  */
2578 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2579 {
2580         unsigned int order = get_order(size);
2581         unsigned long addr;
2582
2583         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2584         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2585 }
2586 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2587
2588 /**
2589  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2590  *                         pages on a node.
2591  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2592  * @size: the number of bytes to allocate
2593  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2594  *
2595  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2596  * back.
2597  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2598  * but is not exact.
2599  */
2600 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2601 {
2602         unsigned order = get_order(size);
2603         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2604         if (!p)
2605                 return NULL;
2606         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2607 }
2608 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2609
2610 /**
2611  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2612  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2613  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2614  *
2615  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2616  */
2617 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2618 {
2619         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2620         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2621
2622         while (addr < end) {
2623                 free_page(addr);
2624                 addr += PAGE_SIZE;
2625         }
2626 }
2627 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2628
2629 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2630 {
2631         struct zoneref *z;
2632         struct zone *zone;
2633
2634         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2635         unsigned int sum = 0;
2636
2637         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2638
2639         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2640                 unsigned long size = zone->present_pages;
2641                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2642                 if (size > high)
2643                         sum += size - high;
2644         }
2645
2646         return sum;
2647 }
2648
2649 /*
2650  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2651  */
2652 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2653 {
2654         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2655 }
2656 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2657
2658 /*
2659  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2660  */
2661 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2662 {
2663         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2664 }
2665
2666 static inline void show_node(struct zone *zone)
2667 {
2668         if (NUMA_BUILD)
2669                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2670 }
2671
2672 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2673 {
2674         val->totalram = totalram_pages;
2675         val->sharedram = 0;
2676         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2677         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2678         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2679         val->freehigh = nr_free_highpages();
2680         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2681 }
2682
2683 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2684
2685 #ifdef CONFIG_NUMA
2686 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2687 {
2688         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2689
2690         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2691         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2692 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2693         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2694         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2695                         NR_FREE_PAGES);
2696 #else
2697         val->totalhigh = 0;
2698         val->freehigh = 0;
2699 #endif
2700         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2701 }
2702 #endif
2703
2704 /*
2705  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2706  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2707  */
2708 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2709 {
2710         bool ret = false;
2711         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2712
2713         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2714                 goto out;
2715
2716         do {
2717                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2718                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2719         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2720 out:
2721         return ret;
2722 }
2723
2724 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2725
2726 /*
2727  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2728  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2729  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2730  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2731  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2732  */
2733 void show_free_areas(unsigned int filter)
2734 {
2735         int cpu;
2736         struct zone *zone;
2737
2738         for_each_populated_zone(zone) {
2739                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2740                         continue;
2741                 show_node(zone);
2742                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2743
2744                 for_each_online_cpu(cpu) {
2745                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2746
2747                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2748
2749                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2750                                cpu, pageset->pcp.high,
2751                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2752                 }
2753         }
2754
2755         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2756                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2757                 " unevictable:%lu"
2758                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2759                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2760                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2761                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2762                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2763                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2764                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2765                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2766                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2767                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2768                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2769                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2770                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2771                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2772                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2773                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2774                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2775                 global_page_state(NR_SHMEM),
2776                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2777                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2778
2779         for_each_populated_zone(zone) {
2780                 int i;
2781
2782                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2783                         continue;
2784                 show_node(zone);
2785                 printk("%s"
2786                         " free:%lukB"
2787                         " min:%lukB"
2788                         " low:%lukB"
2789                         " high:%lukB"
2790                         " active_anon:%lukB"
2791                         " inactive_anon:%lukB"
2792                         " active_file:%lukB"
2793                         " inactive_file:%lukB"
2794                         " unevictable:%lukB"
2795                         " isolated(anon):%lukB"
2796                         " isolated(file):%lukB"
2797                         " present:%lukB"
2798                         " mlocked:%lukB"
2799                         " dirty:%lukB"
2800                         " writeback:%lukB"
2801                         " mapped:%lukB"
2802                         " shmem:%lukB"
2803                         " slab_reclaimable:%lukB"
2804                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2805                         " kernel_stack:%lukB"
2806                         " pagetables:%lukB"
2807                         " unstable:%lukB"
2808                         " bounce:%lukB"
2809                         " writeback_tmp:%lukB"
2810                         " pages_scanned:%lu"
2811                         " all_unreclaimable? %s"
2812                         "\n",
2813                         zone->name,
2814                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2815                         K(min_wmark_pages(zone)),
2816                         K(low_wmark_pages(zone)),
2817                         K(high_wmark_pages(zone)),
2818                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2819                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2820                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2821                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2822                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2823                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2824                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2825                         K(zone->present_pages),
2826                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2827                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2828                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2829                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2830                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2831                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2832                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2833                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2834                                 THREAD_SIZE / 1024,
2835                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2836                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2837                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2838                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2839                         zone->pages_scanned,
2840                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2841                         );
2842                 printk("lowmem_reserve[]:");
2843                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2844                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2845                 printk("\n");
2846         }
2847
2848         for_each_populated_zone(zone) {
2849                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2850
2851                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2852                         continue;
2853                 show_node(zone);
2854                 printk("%s: ", zone->name);
2855
2856                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2857                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2858                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2859                         total += nr[order] << order;
2860                 }
2861                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2862                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2863                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2864                 printk("= %lukB\n", K(total));
2865         }
2866
2867         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2868
2869         show_swap_cache_info();
2870 }
2871
2872 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2873 {
2874         zoneref->zone = zone;
2875         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2876 }
2877
2878 /*
2879  * Builds allocation fallback zone lists.
2880  *
2881  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2882  */
2883 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2884                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2885 {
2886         struct zone *zone;
2887
2888         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2889         zone_type++;
2890
2891         do {
2892                 zone_type--;
2893                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2894                 if (populated_zone(zone)) {
2895                         zoneref_set_zone(zone,
2896                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2897                         check_highest_zone(zone_type);
2898                 }
2899
2900         } while (zone_type);
2901         return nr_zones;
2902 }
2903
2904
2905 /*
2906  *  zonelist_order:
2907  *  0 = automatic detection of better ordering.
2908  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2909  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2910  *
2911  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2912  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2913  */
2914 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2915 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2916 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2917
2918 /* zonelist order in the kernel.
2919  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2920  */
2921 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2922 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2923
2924
2925 #ifdef CONFIG_NUMA
2926 /* The value user specified ....changed by config */
2927 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2928 /* string for sysctl */
2929 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2930 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2931
2932 /*
2933  * interface for configure zonelist ordering.
2934  * command line option "numa_zonelist_order"
2935  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2936  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2937  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2938  */
2939
2940 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2941 {
2942         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2943                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2944         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2945                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2946         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2947                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2948         } else {
2949                 printk(KERN_WARNING
2950                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2951                         "%s\n", s);
2952                 return -EINVAL;
2953         }
2954         return 0;
2955 }
2956
2957 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2958 {
2959         int ret;
2960
2961         if (!s)
2962                 return 0;
2963
2964         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2965         if (ret == 0)
2966                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2967
2968         return ret;
2969 }
2970 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2971
2972 /*
2973  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2974  */
2975 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2976                 void __user *buffer, size_t *length,
2977                 loff_t *ppos)
2978 {
2979         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2980         int ret;
2981         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2982
2983         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2984         if (write)
2985                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2986         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2987         if (ret)
2988                 goto out;
2989         if (write) {
2990                 int oldval = user_zonelist_order;
2991                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2992                         /*
2993                          * bogus value.  restore saved string
2994                          */
2995                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2996                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2997                         user_zonelist_order = oldval;
2998                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2999                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3000                         build_all_zonelists(NULL);
3001                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3002                 }
3003         }
3004 out:
3005         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3006         return ret;
3007 }
3008
3009
3010 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3011 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3012
3013 /**
3014  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3015  * @node: node whose fallback list we're appending
3016  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3017  *
3018  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3019  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3020  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3021  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3022  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3023  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3024  * on them otherwise.
3025  * It returns -1 if no node is found.
3026  */
3027 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3028 {
3029         int n, val;
3030         int min_val = INT_MAX;
3031         int best_node = -1;
3032         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3033
3034         /* Use the local node if we haven't already */
3035         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3036                 node_set(node, *used_node_mask);
3037                 return node;
3038         }
3039
3040         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3041
3042                 /* Don't want a node to appear more than once */
3043                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3044                         continue;
3045
3046                 /* Use the distance array to find the distance */
3047                 val = node_distance(node, n);
3048
3049                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3050                 val += (n < node);
3051
3052                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3053                 tmp = cpumask_of_node(n);
3054                 if (!cpumask_empty(tmp))
3055                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3056
3057                 /* Slight preference for less loaded node */
3058                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3059                 val += node_load[n];
3060
3061                 if (val < min_val) {
3062                         min_val = val;
3063                         best_node = n;
3064                 }
3065         }
3066
3067         if (best_node >= 0)
3068                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3069
3070         return best_node;
3071 }
3072
3073
3074 /*
3075  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3076  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3077  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3078  */
3079 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3080 {
3081         int j;
3082         struct zonelist *zonelist;
3083
3084         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3085         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3086                 ;
3087         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3088                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3089         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3090         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3091 }
3092
3093 /*
3094  * Build gfp_thisnode zonelists
3095  */
3096 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3097 {
3098         int j;
3099         struct zonelist *zonelist;
3100
3101         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3102         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3103         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3104         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3105 }
3106
3107 /*
3108  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3109  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3110  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3111  * may still exist in local DMA zone.
3112  */
3113 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3114
3115 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3116 {
3117         int pos, j, node;
3118         int zone_type;          /* needs to be signed */
3119         struct zone *z;
3120         struct zonelist *zonelist;
3121
3122         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3123         pos = 0;
3124         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3125                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3126                         node = node_order[j];
3127                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3128                         if (populated_zone(z)) {
3129                                 zoneref_set_zone(z,
3130                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3131                                 check_highest_zone(zone_type);
3132                         }
3133                 }
3134         }
3135         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3136         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3137 }
3138
3139 static int default_zonelist_order(void)
3140 {
3141         int nid, zone_type;
3142         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3143         struct zone *z;
3144         int average_size;
3145         /*
3146          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3147          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3148          * into OOM very easily.
3149          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3150          */
3151         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3152         low_kmem_size = 0;
3153         total_size = 0;
3154         for_each_online_node(nid) {
3155                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3156                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3157                         if (populated_zone(z)) {
3158                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3159                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3160                                 total_size += z->present_pages;
3161                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3162                                 /*
3163                                  * If any node has only lowmem, then node order
3164                                  * is preferred to allow kernel allocations
3165                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3166                                  * on other nodes when there is an abundance of
3167                                  * lowmem available to allocate from.
3168                                  */
3169                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3170                         }
3171                 }
3172         }
3173         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3174             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3175                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3176         /*
3177          * look into each node's config.
3178          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3179          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3180          */
3181         average_size = total_size /
3182                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3183         for_each_online_node(nid) {
3184                 low_kmem_size = 0;
3185                 total_size = 0;
3186                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3187                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3188                         if (populated_zone(z)) {
3189                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3190                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3191                                 total_size += z->present_pages;
3192                         }
3193                 }
3194                 if (low_kmem_size &&
3195                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3196                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3197                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3198         }
3199         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3200 }
3201
3202 static void set_zonelist_order(void)
3203 {
3204         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3205                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3206         else
3207                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3208 }
3209
3210 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3211 {
3212         int j, node, load;
3213         enum zone_type i;
3214         nodemask_t used_mask;
3215         int local_node, prev_node;
3216         struct zonelist *zonelist;
3217         int order = current_zonelist_order;
3218
3219         /* initialize zonelists */
3220         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3221                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3222                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3223                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3224         }
3225
3226         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3227         local_node = pgdat->node_id;
3228         load = nr_online_nodes;
3229         prev_node = local_node;
3230         nodes_clear(used_mask);
3231
3232         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3233         j = 0;
3234
3235         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3236                 int distance = node_distance(local_node, node);
3237
3238                 /*
3239                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3240                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3241                  */
3242                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3243                         zone_reclaim_mode = 1;
3244
3245                 /*
3246                  * We don't want to pressure a particular node.
3247                  * So adding penalty to the first node in same
3248                  * distance group to make it round-robin.
3249                  */
3250                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3251                         node_load[node] = load;
3252
3253                 prev_node = node;
3254                 load--;
3255                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3256                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3257                 else
3258                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3259         }
3260
3261         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3262                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3263                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3264         }
3265
3266         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3267 }
3268
3269 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3270 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3271 {
3272         struct zonelist *zonelist;
3273         struct zonelist_cache *zlc;
3274         struct zoneref *z;
3275
3276         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3277         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3278         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3279         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3280                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3281 }
3282
3283 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3284 /*
3285  * Return node id of node used for "local" allocations.
3286  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3287  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3288  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3289  */
3290 int local_memory_node(int node)
3291 {
3292         struct zone *zone;
3293
3294         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3295                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3296                                    NULL,
3297                                    &zone);
3298         return zone->node;
3299 }
3300 #endif
3301
3302 #else   /* CONFIG_NUMA */
3303
3304 static void set_zonelist_order(void)
3305 {
3306         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3307 }
3308
3309 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3310 {
3311         int node, local_node;
3312         enum zone_type j;
3313         struct zonelist *zonelist;
3314
3315         local_node = pgdat->node_id;
3316
3317         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3318         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3319
3320         /*
3321          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3322          * of all the other nodes.
3323          * We don't want to pressure a particular node, so when
3324          * building the zones for node N, we make sure that the
3325          * zones coming right after the local ones are those from
3326          * node N+1 (modulo N)
3327          */
3328         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3329                 if (!node_online(node))
3330                         continue;
3331                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3332                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3333         }
3334         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3335                 if (!node_online(node))
3336                         continue;
3337                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3338                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3339         }
3340
3341         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3342         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3343 }
3344
3345 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3346 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3347 {
3348         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3349 }
3350
3351 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3352
3353 /*
3354  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3355  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3356  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3357  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3358  * with interrupts disabled.
3359  *
3360  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3361  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3362  * hotplugged processors.
3363  *
3364  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3365  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3366  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3367  */
3368 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3369 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3370 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3371
3372 /*
3373  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3374  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3375  */
3376 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3377
3378 /* return values int ....just for stop_machine() */
3379 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3380 {
3381         int nid;
3382         int cpu;
3383
3384 #ifdef CONFIG_NUMA
3385         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3386 #endif
3387         for_each_online_node(nid) {
3388                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3389
3390                 build_zonelists(pgdat);
3391                 build_zonelist_cache(pgdat);
3392         }
3393
3394         /*
3395          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3396          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3397          * each zone will be allocated later when the per cpu
3398          * allocator is available.
3399          *
3400          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3401          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3402          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3403          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3404          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3405          * (a chicken-egg dilemma).
3406          */
3407         for_each_possible_cpu(cpu) {
3408                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3409
3410 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3411                 /*
3412                  * We now know the "local memory node" for each node--
3413                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3414                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3415                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3416                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3417                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3418                  */
3419                 if (cpu_online(cpu))
3420                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3421 #endif
3422         }
3423
3424         return 0;
3425 }
3426
3427 /*
3428  * Called with zonelists_mutex held always
3429  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3430  */
3431 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3432 {
3433         set_zonelist_order();
3434
3435         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3436                 __build_all_zonelists(NULL);
3437                 mminit_verify_zonelist();
3438                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3439         } else {
3440                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3441                    of zonelist */
3442 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3443                 if (data)
3444                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3445 #endif
3446                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3447                 /* cpuset refresh routine should be here */
3448         }
3449         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3450         /*
3451          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3452          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3453          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3454          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3455          * disabled and enable it later
3456          */
3457         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3458                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3459         else
3460                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3461
3462         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3463                 "Total pages: %ld\n",
3464                         nr_online_nodes,
3465                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3466                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3467                         vm_total_pages);
3468 #ifdef CONFIG_NUMA
3469         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3470 #endif
3471 }
3472
3473 /*
3474  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3475  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3476  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3477  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3478  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3479  * conservative, even though it seems large.
3480  *
3481  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3482  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3483  */
3484 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3485
3486 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3487 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3488 {
3489         unsigned long size = 1;
3490
3491         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3492
3493         while (size < pages)
3494                 size <<= 1;
3495
3496         /*
3497          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3498          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3499          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3500          */
3501         size = min(size, 4096UL);
3502
3503         return max(size, 4UL);
3504 }
3505 #else
3506 /*
3507  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3508  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3509  *
3510  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3511  *
3512  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3513  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3514  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3515  *
3516  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3517  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3518  *
3519  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3520  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3521  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3522  */
3523 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3524 {
3525         return 4096UL;
3526 }
3527 #endif
3528
3529 /*
3530  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3531  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3532  * hash function before the remainder is taken.
3533  */
3534 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3535 {
3536         return ffz(~size);
3537 }
3538
3539 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3540
3541 /*
3542  * Check if a pageblock contains reserved pages
3543  */
3544 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3545 {
3546         unsigned long pfn;
3547
3548         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3549                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3550                         return 1;
3551         }
3552         return 0;
3553 }
3554
3555 /*
3556  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3557  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3558  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3559  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3560  * blocks as reclaim kicks in
3561  */
3562 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3563 {
3564         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3565         struct page *page;
3566         unsigned long block_migratetype;
3567         int reserve;
3568
3569         /*
3570          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3571          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3572          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3573          * the block.
3574          */
3575         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3576         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3577         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3578         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3579                                                         pageblock_order;
3580
3581         /*
3582          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3583          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3584          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3585          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3586          * future allocation of hugepages at runtime.
3587          */
3588         reserve = min(2, reserve);
3589
3590         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3591                 if (!pfn_valid(pfn))
3592                         continue;
3593                 page = pfn_to_page(pfn);
3594
3595                 /* Watch out for overlapping nodes */
3596                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3597                         continue;
3598
3599                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3600
3601                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3602                 if (reserve > 0) {
3603                         /*
3604                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3605                          * them.
3606                          */
3607                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3608                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3609                                 continue;
3610
3611                         /* If this block is reserved, account for it */
3612                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3613                                 reserve--;
3614                                 continue;
3615                         }
3616
3617                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3618                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3619                                 set_pageblock_migratetype(page,
3620                                                         MIGRATE_RESERVE);
3621                                 move_freepages_block(zone, page,
3622                                                         MIGRATE_RESERVE);
3623                                 reserve--;
3624                                 continue;
3625                         }
3626                 }
3627
3628                 /*
3629                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3630                  * take it back
3631                  */
3632                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3633                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3634                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3635                 }
3636         }
3637 }
3638
3639 /*
3640  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3641  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3642  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3643  */
3644 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3645                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3646 {
3647         struct page *page;
3648         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3649         unsigned long pfn;
3650         struct zone *z;
3651
3652         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3653                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3654
3655         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3656         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3657                 /*
3658                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3659                  * handed to this function.  They do not
3660                  * exist on hotplugged memory.
3661                  */
3662                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3663                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3664                                 continue;
3665                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3666                                 continue;
3667                 }
3668                 page = pfn_to_page(pfn);
3669                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3670                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3671                 init_page_count(page);
3672                 reset_page_mapcount(page);
3673                 SetPageReserved(page);
3674                 /*
3675                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3676                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3677                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3678                  * the address space during boot when many long-lived
3679                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3680                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3681                  * setup_zone_migrate_reserve()
3682                  *
3683                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3684                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3685                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3686                  * pfn out of zone.
3687                  */
3688                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3689                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3690                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3691                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3692
3693                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3694 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3695                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3696                 if (!is_highmem_idx(zone))
3697                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3698 #endif
3699         }
3700 }
3701
3702 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3703 {
3704         int order, t;
3705         for_each_migratetype_order(order, t) {
3706                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3707                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3708         }
3709 }
3710
3711 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3712 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3713         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3714 #endif
3715
3716 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3717 {
3718 #ifdef CONFIG_MMU
3719         int batch;
3720
3721         /*
3722          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3723          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3724          *
3725          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3726          */
3727         batch = zone->present_pages / 1024;
3728         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3729                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3730         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3731         if (batch < 1)
3732                 batch = 1;
3733
3734         /*
3735          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3736          * of 2 value was found to be more likely to have
3737          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3738          *
3739          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3740          * batches of pages, one task can end up with a lot
3741          * of pages of one half of the possible page colors
3742          * and the other with pages of the other colors.
3743          */
3744         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3745
3746         return batch;
3747
3748 #else
3749         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3750          * conditions.
3751          *
3752          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3753          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3754          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3755          *
3756          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3757          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3758          * can be a significant delay between the individual batches being
3759          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3760          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3761          */
3762         return 0;
3763 #endif
3764 }
3765
3766 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3767 {
3768         struct per_cpu_pages *pcp;
3769         int migratetype;
3770
3771         memset(p, 0, sizeof(*p));
3772
3773         pcp = &p->pcp;
3774         pcp->count = 0;
3775         pcp->high = 6 * batch;
3776         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3777         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3778                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3779 }
3780
3781 /*
3782  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3783  * to the value high for the pageset p.
3784  */
3785
3786 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3787                                 unsigned long high)
3788 {
3789         struct per_cpu_pages *pcp;
3790
3791         pcp = &p->pcp;
3792         pcp->high = high;
3793         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3794         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3795                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3796 }
3797
3798 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3799 {
3800         int cpu;
3801
3802         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3803
3804         for_each_possible_cpu(cpu) {
3805                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3806
3807                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3808
3809                 if (percpu_pagelist_fraction)
3810                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3811                                 (zone->present_pages /
3812                                         percpu_pagelist_fraction));
3813         }
3814 }
3815
3816 /*
3817  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3818  * Before this call only boot pagesets were available.
3819  */
3820 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3821 {
3822         struct zone *zone;
3823
3824         for_each_populated_zone(zone)
3825                 setup_zone_pageset(zone);
3826 }
3827
3828 static noinline __init_refok
3829 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3830 {
3831         int i;
3832         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3833         size_t alloc_size;
3834
3835         /*
3836          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3837          * per zone.
3838          */
3839         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3840                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3841         zone->wait_table_bits =
3842                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3843         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3844                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3845
3846         if (!slab_is_available()) {
3847                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3848                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3849         } else {
3850                 /*
3851                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3852                  * via memory hot-add.
3853                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3854                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3855                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3856                  * node itself as well.
3857                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3858                  * necessary.
3859                  */
3860                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3861         }
3862         if (!zone->wait_table)
3863                 return -ENOMEM;
3864
3865         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3866                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3867
3868         return 0;
3869 }
3870
3871 static int __zone_pcp_update(void *data)
3872 {
3873         struct zone *zone = data;
3874         int cpu;
3875         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3876
3877         for_each_possible_cpu(cpu) {
3878                 struct per_cpu_pageset *pset;
3879                 struct per_cpu_pages *pcp;
3880
3881                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3882                 pcp = &pset->pcp;
3883
3884                 local_irq_save(flags);
3885                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3886                 setup_pageset(pset, batch);
3887                 local_irq_restore(flags);
3888         }
3889         return 0;
3890 }
3891
3892 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3893 {
3894         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3895 }
3896
3897 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3898 {
3899         /*
3900          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3901          * relies on the ability of the linker to provide the
3902          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3903          */
3904         zone->pageset = &boot_pageset;
3905
3906         if (zone->present_pages)
3907                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3908                         zone->name, zone->present_pages,
3909                                          zone_batchsize(zone));
3910 }
3911
3912 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3913                                         unsigned long zone_start_pfn,
3914                                         unsigned long size,
3915                                         enum memmap_context context)
3916 {
3917         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3918         int ret;
3919         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3920         if (ret)
3921                 return ret;
3922         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3923
3924         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3925
3926         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3927                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3928                         pgdat->node_id,
3929                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3930                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3931
3932         zone_init_free_lists(zone);
3933
3934         return 0;
3935 }
3936
3937 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3938 /*
3939  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3940  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3941  */
3942 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3943 {
3944         int i;
3945
3946         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3947                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3948                         return i;
3949
3950         return -1;
3951 }
3952
3953 /*
3954  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3955  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3956  */
3957 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3958 {
3959         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3960                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3961                         return index;
3962
3963         return -1;
3964 }
3965
3966 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3967 /*
3968  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3969  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3970  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3971  * alternative
3972  */
3973 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3974 {
3975         int i;
3976
3977         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3978                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3979                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3980
3981                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3982                         return early_node_map[i].nid;
3983         }
3984         /* This is a memory hole */
3985         return -1;
3986 }
3987 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3988
3989 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3990 {
3991         int nid;
3992
3993         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3994         if (nid >= 0)
3995                 return nid;
3996         /* just returns 0 */
3997         return 0;
3998 }
3999
4000 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4001 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4002 {
4003         int nid;
4004
4005         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4006         if (nid >= 0 && nid != node)
4007                 return false;
4008         return true;
4009 }
4010 #endif
4011
4012 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
4013 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
4014         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
4015                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
4016
4017 /**
4018  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4019  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4020  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4021  *
4022  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4023  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4024  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4025  */
4026 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
4027                                                 unsigned long max_low_pfn)
4028 {
4029         int i;
4030
4031         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4032                 unsigned long size_pages = 0;
4033                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4034
4035                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
4036                         continue;
4037
4038                 if (end_pfn > max_low_pfn)
4039                         end_pfn = max_low_pfn;
4040
4041                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
4042                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
4043                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
4044                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
4045         }
4046 }
4047
4048 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
4049 /*
4050  * Basic iterator support. Return the last range of PFNs for a node
4051  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns last region regardless of node
4052  */
4053 static int __meminit last_active_region_index_in_nid(int nid)
4054 {
4055         int i;
4056
4057         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i >= 0; i--)
4058                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
4059                         return i;
4060
4061         return -1;
4062 }
4063
4064 /*
4065  * Basic iterator support. Return the previous active range of PFNs for a node
4066  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
4067  */
4068 static int __meminit previous_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
4069 {
4070         for (index = index - 1; index >= 0; index--)
4071                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
4072                         return index;
4073
4074         return -1;
4075 }
4076
4077 #define for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) \
4078         for (i = last_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
4079                                 i = previous_active_region_index_in_nid(i, nid))
4080
4081 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
4082                                         u64 goal, u64 limit)
4083 {
4084         int i;
4085
4086         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
4087         for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) {
4088                 u64 addr;
4089                 u64 ei_start, ei_last;
4090                 u64 final_start, final_end;
4091
4092                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
4093                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
4094                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
4095                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
4096
4097                 final_start = max(ei_start, goal);
4098                 final_end = min(ei_last, limit);
4099
4100                 if (final_start >= final_end)
4101                         continue;
4102
4103                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
4104
4105                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
4106                         continue;
4107
4108                 return addr;
4109         }
4110
4111         return MEMBLOCK_ERROR;
4112 }
4113 #endif
4114
4115 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
4116                                    int nr_range, int nid)
4117 {
4118         int i;
4119         u64 start, end;
4120
4121         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
4122         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4123                 start = early_node_map[i].start_pfn;
4124                 end = early_node_map[i].end_pfn;
4125                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
4126         }
4127         return nr_range;
4128 }
4129
4130 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
4131 {
4132         int i;
4133         int ret;
4134
4135         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4136                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
4137                               early_node_map[i].end_pfn, data);
4138                 if (ret)
4139                         break;
4140         }
4141 }
4142 /**
4143  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4144  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4145  *
4146  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4147  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4148  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4149  */
4150 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4151 {
4152         int i;
4153
4154         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4155                 memory_present(early_node_map[i].nid,
4156                                 early_node_map[i].start_pfn,
4157                                 early_node_map[i].end_pfn);
4158 }
4159
4160 /**
4161  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4162  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4163  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4164  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4165  *
4166  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4167  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4168  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4169  * PFNs will be 0.
4170  */
4171 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4172                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4173 {
4174         int i;
4175         *start_pfn = -1UL;
4176         *end_pfn = 0;
4177
4178         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4179                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4180                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
4181         }
4182
4183         if (*start_pfn == -1UL)
4184                 *start_pfn = 0;
4185 }
4186
4187 /*
4188  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4189  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4190  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4191  */
4192 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4193 {
4194         int zone_index;
4195         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4196                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4197                         continue;
4198
4199                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4200                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4201                         break;
4202         }
4203
4204         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4205         movable_zone = zone_index;
4206 }
4207
4208 /*
4209  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4210  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4211  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4212  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4213  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4214  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4215  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4216  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4217  */
4218 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4219                                         unsigned long zone_type,
4220                                         unsigned long node_start_pfn,
4221                                         unsigned long node_end_pfn,
4222                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4223                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4224 {
4225         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4226         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4227                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4228                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4229                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4230                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4231                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4232
4233                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4234                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4235                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4236                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4237
4238                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4239                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4240                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4241         }
4242 }
4243
4244 /*
4245  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4246  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4247  */
4248 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4249                                         unsigned long zone_type,
4250                                         unsigned long *ignored)
4251 {
4252         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4253         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4254
4255         /* Get the start and end of the node and zone */
4256         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4257         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4258         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4259         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4260                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4261                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4262
4263         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4264         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4265                 return 0;
4266
4267         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4268         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4269         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4270
4271         /* Return the spanned pages */
4272         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4273 }
4274
4275 /*
4276  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4277  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4278  */
4279 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4280                                 unsigned long range_start_pfn,
4281                                 unsigned long range_end_pfn)
4282 {
4283         int i = 0;
4284         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
4285         unsigned long start_pfn;
4286
4287         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
4288         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
4289         if (i == -1)
4290                 return 0;
4291
4292         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4293
4294         /* Account for ranges before physical memory on this node */
4295         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
4296                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
4297
4298         /* Find all holes for the zone within the node */
4299         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
4300
4301                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
4302                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
4303                         break;
4304
4305                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
4306                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4307                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
4308
4309                 /* Update the hole size cound and move on */
4310                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
4311                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
4312                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
4313                 }
4314                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4315         }
4316
4317         /* Account for ranges past physical memory on this node */
4318         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
4319                 hole_pages += range_end_pfn -
4320                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
4321
4322         return hole_pages;
4323 }
4324
4325 /**
4326  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4327  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4328  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4329  *
4330  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4331  */
4332 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4333                                                         unsigned long end_pfn)
4334 {
4335         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4336 }
4337
4338 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4339 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4340                                         unsigned long zone_type,
4341                                         unsigned long *ignored)
4342 {
4343         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4344         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4345
4346         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4347         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
4348                                                         node_start_pfn);
4349         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
4350                                                         node_end_pfn);
4351
4352         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4353                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4354                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4355         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4356 }
4357
4358 #else
4359 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4360                                         unsigned long zone_type,
4361                                         unsigned long *zones_size)
4362 {
4363         return zones_size[zone_type];
4364 }
4365
4366 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4367                                                 unsigned long zone_type,
4368                                                 unsigned long *zholes_size)
4369 {
4370         if (!zholes_size)
4371                 return 0;
4372
4373         return zholes_size[zone_type];
4374 }
4375
4376 #endif
4377
4378 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4379                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4380 {
4381         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4382         enum zone_type i;
4383
4384         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4385                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4386                                                                 zones_size);
4387         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4388
4389         realtotalpages = totalpages;
4390         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4391                 realtotalpages -=
4392                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4393                                                                 zholes_size);
4394         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4395         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4396                                                         realtotalpages);
4397 }
4398
4399 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4400 /*
4401  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4402  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4403  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4404  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4405  * bytes.
4406  */
4407 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4408 {
4409         unsigned long usemapsize;
4410
4411         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4412         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4413         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4414         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4415         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4416
4417         return usemapsize / 8;
4418 }
4419
4420 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4421                                 struct zone *zone,
4422                                 unsigned long zone_start_pfn,
4423                                 unsigned long zonesize)
4424 {
4425         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4426         zone->pageblock_flags = NULL;
4427         if (usemapsize)
4428                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4429                                                                    usemapsize);
4430 }
4431 #else
4432 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4433                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4434 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4435
4436 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4437
4438 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4439 void __init set_pageblock_order(void)
4440 {
4441         unsigned int order;
4442
4443         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4444         if (pageblock_order)
4445                 return;
4446
4447         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4448                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4449         else
4450                 order = MAX_ORDER - 1;
4451
4452         /*
4453          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4454          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4455          * powerpc.
4456          */
4457         pageblock_order = order;
4458 }
4459 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4460
4461 /*
4462  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4463  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4464  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4465  * the kernel config
4466  */
4467 void __init set_pageblock_order(void)
4468 {
4469 }
4470
4471 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4472
4473 /*
4474  * Set up the zone data structures:
4475  *   - mark all pages reserved
4476  *   - mark all memory queues empty
4477  *   - clear the memory bitmaps
4478  */
4479 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4480                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4481 {
4482         enum zone_type j;
4483         int nid = pgdat->node_id;
4484         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4485         int ret;
4486
4487         pgdat_resize_init(pgdat);
4488         pgdat->nr_zones = 0;
4489         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4490         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4491         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4492
4493         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4494                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4495                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4496                 enum lru_list l;
4497
4498                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4499                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4500                                                                 zholes_size);
4501
4502                 /*
4503                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4504                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4505                  * and per-cpu initialisations
4506                  */
4507                 memmap_pages =
4508                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4509                 if (realsize >= memmap_pages) {
4510                         realsize -= memmap_pages;
4511                         if (memmap_pages)
4512                                 printk(KERN_DEBUG
4513                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4514                                        zone_names[j], memmap_pages);
4515                 } else
4516                         printk(KERN_WARNING
4517                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4518                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4519
4520                 /* Account for reserved pages */
4521                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4522                         realsize -= dma_reserve;
4523                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4524                                         zone_names[0], dma_reserve);
4525                 }
4526
4527                 if (!is_highmem_idx(j))
4528                         nr_kernel_pages += realsize;
4529                 nr_all_pages += realsize;
4530
4531                 zone->spanned_pages = size;
4532                 zone->present_pages = realsize;
4533 #ifdef CONFIG_NUMA
4534                 zone->node = nid;
4535                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4536                                                 / 100;
4537                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4538 #endif
4539                 zone->name = zone_names[j];
4540                 spin_lock_init(&zone->lock);
4541                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4542                 zone_seqlock_init(zone);
4543                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4544
4545                 zone_pcp_init(zone);
4546                 for_each_lru(l)
4547                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4548                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4549                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4550                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4551                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4552                 zap_zone_vm_stats(zone);
4553                 zone->flags = 0;
4554                 if (!size)
4555                         continue;
4556
4557                 set_pageblock_order();
4558                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4559                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4560                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4561                 BUG_ON(ret);
4562                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4563                 zone_start_pfn += size;
4564         }
4565 }
4566
4567 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4568 {
4569         /* Skip empty nodes */
4570         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4571                 return;
4572
4573 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4574         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4575         if (!pgdat->node_mem_map) {
4576                 unsigned long size, start, end;
4577                 struct page *map;
4578
4579                 /*
4580                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4581                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4582                  * for the buddy allocator to function correctly.
4583                  */
4584                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4585                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4586                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4587                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4588                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4589                 if (!map)
4590                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4591                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4592         }
4593 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4594         /*
4595          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4596          */
4597         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4598                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4599 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4600                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4601                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4602 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4603         }
4604 #endif
4605 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4606 }
4607
4608 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4609                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4610 {
4611         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4612
4613         pgdat->node_id = nid;
4614         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4615         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4616
4617         alloc_node_mem_map(pgdat);
4618 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4619         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4620                 nid, (unsigned long)pgdat,
4621                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4622 #endif
4623
4624         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4625 }
4626
4627 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4628
4629 #if MAX_NUMNODES > 1
4630 /*
4631  * Figure out the number of possible node ids.
4632  */
4633 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4634 {
4635         unsigned int node;
4636         unsigned int highest = 0;
4637
4638         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4639                 highest = node;
4640         nr_node_ids = highest + 1;
4641 }
4642 #else
4643 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4644 {
4645 }
4646 #endif
4647
4648 /**
4649  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4650  * @nid: The node ID the range resides on
4651  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4652  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4653  *
4654  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4655  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4656  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4657  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4658  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4659  */
4660 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4661                                                 unsigned long end_pfn)
4662 {
4663         int i;
4664
4665         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4666                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4667                         "%d entries of %d used\n",
4668                         nid, start_pfn, end_pfn,
4669                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4670
4671         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4672
4673         /* Merge with existing active regions if possible */
4674         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4675                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4676                         continue;
4677
4678                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4679                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4680                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4681                         return;
4682
4683                 /* Merge forward if suitable */
4684                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4685                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4686                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4687                         return;
4688                 }
4689
4690                 /* Merge backward if suitable */
4691                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4692                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4693                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4694                         return;
4695                 }
4696         }
4697
4698         /* Check that early_node_map is large enough */
4699         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4700                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4701                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4702                 return;
4703         }
4704
4705         early_node_map[i].nid = nid;
4706         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4707         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4708         nr_nodemap_entries = i + 1;
4709 }
4710
4711 /**
4712  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4713  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4714  * @start_pfn: The new PFN of the range
4715  * @end_pfn: The new PFN of the range
4716  *
4717  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4718  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4719  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4720  * range.
4721  */
4722 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4723                                 unsigned long end_pfn)
4724 {
4725         int i, j;
4726         int removed = 0;
4727
4728         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4729                           nid, start_pfn, end_pfn);
4730
4731         /* Find the old active region end and shrink */
4732         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4733                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4734                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4735                         /* clear it */
4736                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4737                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4738                         removed = 1;
4739                         continue;
4740                 }
4741                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4742                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4743                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4744                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4745                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4746                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4747                         continue;
4748                 }
4749                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4750                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4751                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4752                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4753                         continue;
4754                 }
4755         }
4756
4757         if (!removed)
4758                 return;
4759
4760         /* remove the blank ones */
4761         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4762                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4763                         continue;
4764                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4765                         continue;
4766                 /* we found it, get rid of it */
4767                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4768                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4769                                 sizeof(early_node_map[j]));
4770                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4771                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4772                 nr_nodemap_entries--;
4773         }
4774 }
4775
4776 /**
4777  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4778  *
4779  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4780  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4781  * all currently registered regions.
4782  */
4783 void __init remove_all_active_ranges(void)
4784 {
4785         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4786         nr_nodemap_entries = 0;
4787 }
4788
4789 /* Compare two active node_active_regions */
4790 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4791 {
4792         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4793         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4794
4795         /* Done this way to avoid overflows */
4796         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4797                 return 1;
4798         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4799                 return -1;
4800
4801         return 0;
4802 }
4803
4804 /* sort the node_map by start_pfn */
4805 void __init sort_node_map(void)
4806 {
4807         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4808                         sizeof(struct node_active_region),
4809                         cmp_node_active_region, NULL);
4810 }
4811
4812 /**
4813  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4814  *
4815  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4816  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4817  * all the nodes.
4818  *
4819  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4820  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4821  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4822  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4823  *
4824  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4825  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4826  * populated node map.
4827  *
4828  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4829  * requirement (single node).
4830  */
4831 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4832 {
4833         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4834         int last_nid = -1;
4835         int i;
4836
4837         for_each_active_range_index_in_nid(i, MAX_NUMNODES) {
4838                 int nid = early_node_map[i].nid;
4839                 unsigned long start = early_node_map[i].start_pfn;
4840                 unsigned long end = early_node_map[i].end_pfn;
4841                 unsigned long mask;
4842
4843                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4844                         last_nid = nid;
4845                         last_end = end;
4846                         continue;
4847                 }
4848
4849                 /*
4850                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4851                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4852                  * too coarse to separate the current node from the last.
4853                  */
4854                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4855                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4856                         mask <<= 1;
4857
4858                 /* accumulate all internode masks */
4859                 accl_mask |= mask;
4860         }
4861
4862         /* convert mask to number of pages */
4863         return ~accl_mask + 1;
4864 }
4865
4866 /* Find the lowest pfn for a node */
4867 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4868 {
4869         int i;
4870         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4871
4872         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4873         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4874                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4875
4876         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4877                 printk(KERN_WARNING
4878                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4879                 return 0;
4880         }
4881
4882         return min_pfn;
4883 }
4884
4885 /**
4886  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4887  *
4888  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4889  * add_active_range().
4890  */
4891 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4892 {
4893         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4894 }
4895
4896 /*
4897  * early_calculate_totalpages()
4898  * Sum pages in active regions for movable zone.
4899  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4900  */
4901 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4902 {
4903         int i;
4904         unsigned long totalpages = 0;
4905
4906         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4907                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4908                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4909                 totalpages += pages;
4910                 if (pages)
4911                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4912         }
4913         return totalpages;
4914 }
4915
4916 /*
4917  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4918  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4919  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4920  * others
4921  */
4922 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4923 {
4924         int i, nid;
4925         unsigned long usable_startpfn;
4926         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4927         /* save the state before borrow the nodemask */
4928         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4929         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4930         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4931
4932         /*
4933          * If movablecore was specified, calculate what size of
4934          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4935          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4936          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4937          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4938          * what movablecore would have allowed.
4939          */
4940         if (required_movablecore) {
4941                 unsigned long corepages;
4942
4943                 /*
4944                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4945                  * was requested by the user
4946                  */
4947                 required_movablecore =
4948                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4949                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4950
4951                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4952         }
4953
4954         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4955         if (!required_kernelcore)
4956                 goto out;
4957
4958         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4959         find_usable_zone_for_movable();
4960         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4961
4962 restart:
4963         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4964         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4965         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4966                 /*
4967                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4968                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4969                  * amount of memory for the kernel
4970                  */
4971                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4972                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4973
4974                 /*
4975                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4976                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4977                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4978                  */
4979                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4980
4981                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4982                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4983                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4984                         unsigned long size_pages;
4985
4986                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4987                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4988                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4989                         if (start_pfn >= end_pfn)
4990                                 continue;
4991
4992                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4993                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4994                                 unsigned long kernel_pages;
4995                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4996                                                                 - start_pfn;
4997
4998                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4999                                                         kernelcore_remaining);
5000                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5001                                                         required_kernelcore);
5002
5003                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5004                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5005
5006                                         /*
5007                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5008                                          * that if we have to rebalance
5009                                          * kernelcore across nodes, we will
5010                                          * not double account here
5011                                          */
5012                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5013                                         continue;
5014                                 }
5015                                 start_pfn = usable_startpfn;
5016                         }
5017
5018                         /*
5019                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5020                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5021                          * number of pages used as kernelcore
5022                          */
5023                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5024                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5025                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5026                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5027
5028                         /*
5029                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5030                          * break if the kernelcore for this node has been
5031                          * satisified
5032                          */
5033                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5034                                                                 size_pages);
5035                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5036                         if (!kernelcore_remaining)
5037                                 break;
5038                 }
5039         }
5040
5041         /*
5042          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5043          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5044          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5045          * satisified
5046          */
5047         usable_nodes--;
5048         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5049                 goto restart;
5050
5051         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5052         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5053                 zone_movable_pfn[nid] =
5054                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5055
5056 out:
5057         /* restore the node_state */
5058         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
5059 }
5060
5061 /* Any regular memory on that node ? */
5062 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
5063 {
5064 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5065         enum zone_type zone_type;
5066
5067         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
5068                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5069                 if (zone->present_pages)
5070                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
5071         }
5072 #endif
5073 }
5074
5075 /**
5076  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5077  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5078  *
5079  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5080  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5081  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5082  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5083  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5084  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5085  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5086  * at arch_max_dma_pfn.
5087  */
5088 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5089 {
5090         unsigned long nid;
5091         int i;
5092
5093         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
5094         sort_node_map();
5095
5096         /* Record where the zone boundaries are */
5097         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5098                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5099         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5100                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5101         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5102         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5103         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5104                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5105                         continue;
5106                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5107                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5108                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5109                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5110         }
5111         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5112         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5113
5114         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5115         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5116         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
5117
5118         /* Print out the zone ranges */
5119         printk("Zone PFN ranges:\n");
5120         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5121                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5122                         continue;
5123                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
5124                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5125                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5126                         printk("empty\n");
5127                 else
5128                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
5129                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
5130                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
5131         }
5132
5133         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5134         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
5135         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5136                 if (zone_movable_pfn[i])
5137                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
5138         }
5139
5140         /* Print out the early_node_map[] */
5141         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
5142         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
5143                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
5144                                                 early_node_map[i].start_pfn,
5145                                                 early_node_map[i].end_pfn);
5146
5147         /* Initialise every node */
5148         mminit_verify_pageflags_layout();
5149         setup_nr_node_ids();
5150         for_each_online_node(nid) {
5151                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5152                 free_area_init_node(nid, NULL,
5153                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5154
5155                 /* Any memory on that node */
5156                 if (pgdat->node_present_pages)
5157                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5158                 check_for_regular_memory(pgdat);
5159         }
5160 }
5161
5162 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5163 {
5164         unsigned long long coremem;
5165         if (!p)
5166                 return -EINVAL;
5167
5168         coremem = memparse(p, &p);
5169         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5170
5171         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5172         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5173
5174         return 0;
5175 }
5176
5177 /*
5178  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5179  * cannot be reclaimed or migrated.
5180  */
5181 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5182 {
5183         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5184 }
5185
5186 /*
5187  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5188  * can be reclaimed or migrated.
5189  */
5190 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5191 {
5192         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5193 }
5194
5195 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5196 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5197
5198 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
5199
5200 /**
5201  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5202  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5203  *
5204  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5205  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5206  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5207  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5208  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5209  * smaller per-cpu batchsize.
5210  */
5211 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5212 {
5213         dma_reserve = new_dma_reserve;
5214 }
5215
5216 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5217 {
5218         free_area_init_node(0, zones_size,
5219                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5220 }
5221
5222 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5223                                  unsigned long action, void *hcpu)
5224 {
5225         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5226
5227         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5228                 drain_pages(cpu);
5229
5230                 /*
5231                  * Spill the event counters of the dead processor
5232                  * into the current processors event counters.
5233                  * This artificially elevates the count of the current
5234                  * processor.
5235                  */
5236                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5237
5238                 /*
5239                  * Zero the differential counters of the dead processor
5240                  * so that the vm statistics are consistent.
5241                  *
5242                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5243                  * race with what we are doing.
5244                  */
5245                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5246         }
5247         return NOTIFY_OK;
5248 }
5249
5250 void __init page_alloc_init(void)
5251 {
5252         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5253 }
5254
5255 /*
5256  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5257  *      or min_free_kbytes changes.
5258  */
5259 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5260 {
5261         struct pglist_data *pgdat;
5262         unsigned long reserve_pages = 0;
5263         enum zone_type i, j;
5264
5265         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5266                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5267                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5268                         unsigned long max = 0;
5269
5270                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5271                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5272                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5273                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5274                         }
5275
5276                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5277                         max += high_wmark_pages(zone);
5278
5279                         if (max > zone->present_pages)
5280                                 max = zone->present_pages;
5281                         reserve_pages += max;
5282                         /*
5283                          * Lowmem reserves are not available to
5284                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5285                          * kswapd tries to balance zones to their high
5286                          * watermark.  As a result, neither should be
5287                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5288                          * situation where reclaim has to clean pages
5289                          * in order to balance the zones.
5290                          */
5291                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5292                 }
5293         }
5294         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5295         totalreserve_pages = reserve_pages;
5296 }
5297
5298 /*
5299  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5300  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5301  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5302  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5303  */
5304 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5305 {
5306         struct pglist_data *pgdat;
5307         enum zone_type j, idx;
5308
5309         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5310                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5311                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5312                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5313
5314                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5315
5316                         idx = j;
5317                         while (idx) {
5318                                 struct zone *lower_zone;
5319
5320                                 idx--;
5321
5322                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5323                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5324
5325                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5326                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5327                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5328                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5329                         }
5330                 }
5331         }
5332
5333         /* update totalreserve_pages */
5334         calculate_totalreserve_pages();
5335 }
5336
5337 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5338 {
5339         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5340         unsigned long lowmem_pages = 0;
5341         struct zone *zone;
5342         unsigned long flags;
5343
5344         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5345         for_each_zone(zone) {
5346                 if (!is_highmem(zone))
5347                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5348         }
5349
5350         for_each_zone(zone) {
5351                 u64 tmp;
5352
5353                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5354                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5355                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5356                 if (is_highmem(zone)) {
5357                         /*
5358                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5359                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5360                          * value here.
5361                          *
5362                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5363                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5364                          * not be capped for highmem.
5365                          */
5366                         int min_pages;
5367
5368                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5369                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5370                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5371                         if (min_pages > 128)
5372                                 min_pages = 128;
5373                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5374                 } else {
5375                         /*
5376                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5377                          * proportionate to the zone's size.
5378                          */
5379                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5380                 }
5381
5382                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5383                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5384
5385                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5386                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5387                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5388
5389                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5390                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5391         }
5392
5393         /* update totalreserve_pages */
5394         calculate_totalreserve_pages();
5395 }
5396
5397 /**
5398  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5399  * or when memory is hot-{added|removed}
5400  *
5401  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5402  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5403  */
5404 void setup_per_zone_wmarks(void)
5405 {
5406         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5407         __setup_per_zone_wmarks();
5408         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5409 }
5410
5411 /*
5412  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5413  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5414  * to be referenced again before it is swapped out.
5415  *
5416  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5417  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5418  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5419  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5420  *
5421  * total     target    max
5422  * memory    ratio     inactive anon
5423  * -------------------------------------
5424  *   10MB       1         5MB
5425  *  100MB       1        50MB
5426  *    1GB       3       250MB
5427  *   10GB      10       0.9GB
5428  *  100GB      31         3GB
5429  *    1TB     101        10GB
5430  *   10TB     320        32GB
5431  */
5432 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5433 {
5434         unsigned int gb, ratio;
5435
5436         /* Zone size in gigabytes */
5437         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5438         if (gb)
5439                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5440         else
5441                 ratio = 1;
5442
5443         zone->inactive_ratio = ratio;
5444 }
5445
5446 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5447 {
5448         struct zone *zone;
5449
5450         for_each_zone(zone)
5451                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5452 }
5453
5454 /*
5455  * Initialise min_free_kbytes.
5456  *
5457  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5458  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5459  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5460  *
5461  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5462  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5463  *
5464  * which yields
5465  *
5466  * 16MB:        512k
5467  * 32MB:        724k
5468  * 64MB:        1024k
5469  * 128MB:       1448k
5470  * 256MB:       2048k
5471  * 512MB:       2896k
5472  * 1024MB:      4096k
5473  * 2048MB:      5792k
5474  * 4096MB:      8192k
5475  * 8192MB:      11584k
5476  * 16384MB:     16384k
5477  */
5478 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5479 {
5480         unsigned long lowmem_kbytes;
5481
5482         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5483
5484         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5485         if (min_free_kbytes < 128)
5486                 min_free_kbytes = 128;
5487         if (min_free_kbytes > 65536)
5488                 min_free_kbytes = 65536;
5489         setup_per_zone_wmarks();
5490         refresh_zone_stat_thresholds();
5491         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5492         setup_per_zone_inactive_ratio();
5493         return 0;
5494 }
5495 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5496
5497 /*
5498  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5499  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5500  *      changes.
5501  */
5502 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5503         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5504 {
5505         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5506         if (write)
5507                 setup_per_zone_wmarks();
5508         return 0;
5509 }
5510
5511 #ifdef CONFIG_NUMA
5512 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5513         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5514 {
5515         struct zone *zone;
5516         int rc;
5517
5518         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5519         if (rc)
5520                 return rc;
5521
5522         for_each_zone(zone)
5523                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5524                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5525         return 0;
5526 }
5527
5528 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5529         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5530 {
5531         struct zone *zone;
5532         int rc;
5533
5534         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5535         if (rc)
5536                 return rc;
5537
5538         for_each_zone(zone)
5539                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5540                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5541         return 0;
5542 }
5543 #endif
5544
5545 /*
5546  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5547  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5548  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5549  *
5550  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5551  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5552  * if in function of the boot time zone sizes.
5553  */
5554 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5555         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5556 {
5557         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5558         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5559         return 0;
5560 }
5561
5562 /*
5563  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5564  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5565  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5566  */
5567
5568 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5569         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5570 {
5571         struct zone *zone;
5572         unsigned int cpu;
5573         int ret;
5574
5575         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5576         if (!write || (ret == -EINVAL))
5577                 return ret;
5578         for_each_populated_zone(zone) {
5579                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5580                         unsigned long  high;
5581                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5582                         setup_pagelist_highmark(
5583                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5584                 }
5585         }
5586         return 0;
5587 }
5588
5589 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5590
5591 #ifdef CONFIG_NUMA
5592 static int __init set_hashdist(char *str)
5593 {
5594         if (!str)
5595                 return 0;
5596         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5597         return 1;
5598 }
5599 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5600 #endif
5601
5602 /*
5603  * allocate a large system hash table from bootmem
5604  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5605  *   quantity of entries
5606  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5607  */
5608 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5609                                      unsigned long bucketsize,
5610                                      unsigned long numentries,
5611                                      int scale,
5612                                      int flags,
5613                                      unsigned int *_hash_shift,
5614                                      unsigned int *_hash_mask,
5615                                      unsigned long limit)
5616 {
5617         unsigned long long max = limit;
5618         unsigned long log2qty, size;
5619         void *table = NULL;
5620
5621         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5622         if (!numentries) {
5623                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5624                 numentries = nr_kernel_pages;
5625                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5626                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5627                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5628
5629                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5630                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5631                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5632                 else
5633                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5634
5635                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5636                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5637                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5638                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5639                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5640                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5641                                 BUG_ON(!numentries);
5642                         }
5643                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5644                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5645         }
5646         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5647
5648         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5649         if (max == 0) {
5650                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5651                 do_div(max, bucketsize);
5652         }
5653
5654         if (numentries > max)
5655                 numentries = max;
5656
5657         log2qty = ilog2(numentries);
5658
5659         do {
5660                 size = bucketsize << log2qty;
5661                 if (flags & HASH_EARLY)
5662                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5663                 else if (hashdist)
5664                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5665                 else {
5666                         /*
5667                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5668                          * some pages at the end of hash table which
5669                          * alloc_pages_exact() automatically does
5670                          */
5671                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5672                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5673                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5674                         }
5675                 }
5676         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5677
5678         if (!table)
5679                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5680
5681         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5682                tablename,
5683                (1UL << log2qty),
5684                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5685                size);
5686
5687         if (_hash_shift)
5688                 *_hash_shift = log2qty;
5689         if (_hash_mask)
5690                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5691
5692         return table;
5693 }
5694
5695 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5696 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5697                                                         unsigned long pfn)
5698 {
5699 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5700         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5701 #else
5702         return zone->pageblock_flags;
5703 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5704 }
5705
5706 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5707 {
5708 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5709         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5710         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5711 #else
5712         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5713         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5714 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5715 }
5716
5717 /**
5718  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5719  * @page: The page within the block of interest
5720  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5721  * @end_bitidx: The last bit of interest
5722  * returns pageblock_bits flags
5723  */
5724 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5725                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5726 {
5727         struct zone *zone;
5728         unsigned long *bitmap;
5729         unsigned long pfn, bitidx;
5730         unsigned long flags = 0;
5731         unsigned long value = 1;
5732
5733         zone = page_zone(page);
5734         pfn = page_to_pfn(page);
5735         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5736         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5737
5738         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5739                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5740                         flags |= value;
5741
5742         return flags;
5743 }
5744
5745 /**
5746  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5747  * @page: The page within the block of interest
5748  * @start_bitidx: The first bit of interest
5749  * @end_bitidx: The last bit of interest
5750  * @flags: The flags to set
5751  */
5752 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5753                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5754 {
5755         struct zone *zone;
5756         unsigned long *bitmap;
5757         unsigned long pfn, bitidx;
5758         unsigned long value = 1;
5759
5760         zone = page_zone(page);
5761         pfn = page_to_pfn(page);
5762         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5763         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5764         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5765         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5766
5767         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5768                 if (flags & value)
5769                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5770                 else
5771                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5772 }
5773
5774 /*
5775  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5776  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5777  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5778  */
5779
5780 static int
5781 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5782 {
5783         unsigned long pfn, iter, found;
5784         int mt;
5785
5786         /*
5787          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5788          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5789          */
5790         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5791                 return true;
5792         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5793         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5794                 return true;
5795
5796         pfn = page_to_pfn(page);
5797         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5798                 unsigned long check = pfn + iter;
5799
5800                 if (!pfn_valid_within(check))
5801                         continue;
5802
5803                 page = pfn_to_page(check);
5804                 if (!page_count(page)) {
5805                         if (PageBuddy(page))
5806                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5807                         continue;
5808                 }
5809                 if (!PageLRU(page))
5810                         found++;
5811                 /*
5812                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5813                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5814                  * and it still to be fixed.
5815                  */
5816                 /*
5817                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5818                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5819                  *
5820                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5821                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5822                  * page at boot.
5823                  */
5824                 if (found > count)
5825                         return false;
5826         }
5827         return true;
5828 }
5829
5830 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5831 {
5832         struct zone *zone = page_zone(page);
5833         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5834
5835         /*
5836          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5837          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5838          * the zone but still within the section.
5839          */
5840         if (!zone || zone->zone_start_pfn > pfn ||
5841                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5842                 return false;
5843
5844         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5845 }
5846
5847 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5848 {
5849         struct zone *zone;
5850         unsigned long flags, pfn;
5851         struct memory_isolate_notify arg;
5852         int notifier_ret;
5853         int ret = -EBUSY;
5854
5855         zone = page_zone(page);
5856
5857         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5858
5859         pfn = page_to_pfn(page);
5860         arg.start_pfn = pfn;
5861         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5862         arg.pages_found = 0;
5863
5864         /*
5865          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5866          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5867          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5868          * number of pages in a range that are held by the balloon
5869          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5870          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5871          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5872          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5873          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5874          */
5875         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5876         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5877         if (notifier_ret)
5878                 goto out;
5879         /*
5880          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5881          * We just check MOVABLE pages.
5882          */
5883         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5884                 ret = 0;
5885
5886         /*
5887          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5888          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5889          */
5890
5891 out:
5892         if (!ret) {
5893                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5894                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5895         }
5896
5897         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5898         if (!ret)
5899                 drain_all_pages();
5900         return ret;
5901 }
5902
5903 void unset_migratetype_isolate(struct page *page, unsigned migratetype)
5904 {
5905         struct zone *zone;
5906         unsigned long flags;
5907         zone = page_zone(page);
5908         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5909         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5910                 goto out;
5911         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
5912         move_freepages_block(zone, page, migratetype);
5913 out:
5914         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5915 }
5916
5917 #ifdef CONFIG_CMA
5918
5919 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5920 {
5921         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5922                              pageblock_nr_pages) - 1);
5923 }
5924
5925 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5926 {
5927         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5928                                 pageblock_nr_pages));
5929 }
5930
5931 static struct page *
5932 __alloc_contig_migrate_alloc(struct page *page, unsigned long private,
5933                              int **resultp)
5934 {
5935         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE;
5936
5937         if (PageHighMem(page))
5938                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
5939
5940         return alloc_page(gfp_mask);
5941 }
5942
5943 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5944 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5945 {
5946         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5947
5948         unsigned long pfn = start;
5949         unsigned int tries = 0;
5950         int ret = 0;
5951
5952         struct compact_control cc = {
5953                 .nr_migratepages = 0,
5954                 .order = -1,
5955                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5956                 .sync = true,
5957         };
5958         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5959
5960         migrate_prep_local();
5961
5962         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5963                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5964                         ret = -EINTR;
5965                         break;
5966                 }
5967
5968                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5969                         cc.nr_migratepages = 0;
5970                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5971                                                          pfn, end);
5972                         if (!pfn) {
5973                                 ret = -EINTR;
5974                                 break;
5975                         }
5976                         tries = 0;
5977                 } else if (++tries == 5) {
5978                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5979                         break;
5980                 }
5981
5982                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5983                                     __alloc_contig_migrate_alloc,
5984                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5985         }
5986
5987         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5988         return ret > 0 ? 0 : ret;
5989 }
5990
5991 /*
5992  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5993  */
5994 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5995 {
5996         unsigned long flags;
5997         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5998         zone->min_cma_pages += count;
5999         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6000         setup_per_zone_wmarks();
6001 }
6002
6003 /*
6004  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
6005  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
6006  *__alloc_pages_slowpath() function.
6007  */
6008 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
6009 {
6010         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
6011         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
6012         int did_some_progress = 0;
6013         int order = 1;
6014
6015         /*
6016          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
6017          * to stabilise at new watermark level.
6018          */
6019         __update_cma_watermarks(zone, count);
6020
6021         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
6022         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
6023                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
6024
6025                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
6026                                                       NULL);
6027                 if (!did_some_progress) {
6028                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
6029                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL);
6030                 }
6031         }
6032
6033         /* Restore original watermark levels. */
6034         __update_cma_watermarks(zone, -count);
6035
6036         return count;
6037 }
6038
6039 /**
6040  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6041  * @start:      start PFN to allocate
6042  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6043  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6044  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6045  *                      in range must have the same migratetype and it must
6046  *                      be either of the two.
6047  *
6048  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6049  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6050  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6051  * pages fall in.
6052  *
6053  * The PFN range must belong to a single zone.
6054  *
6055  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6056  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6057  * need to be freed with free_contig_range().
6058  */
6059 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6060                        unsigned migratetype)
6061 {
6062         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
6063         unsigned long outer_start, outer_end;
6064         int ret = 0, order;
6065
6066         /*
6067          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6068          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6069          * have different sizes, and due to the way page allocator
6070          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6071          * that page allocator won't try to merge buddies from
6072          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6073          * other migration type.
6074          *
6075          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6076          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6077          * we are interested in).  This will put all the pages in
6078          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6079          *
6080          * When this is done, we take the pages in range from page
6081          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6082          * page allocator will never consider using them.
6083          *
6084          * This lets us mark the pageblocks back as
6085          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6086          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6087          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6088          */
6089
6090         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6091                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
6092         if (ret)
6093                 goto done;
6094
6095         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
6096         if (ret)
6097                 goto done;
6098
6099         /*
6100          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6101          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6102          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6103          * What we are going to do is to allocate all pages from
6104          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6105          *
6106          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6107          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6108          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6109          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6110          * once this is done free the pages we are not interested in.
6111          *
6112          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6113          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6114          */
6115
6116         lru_add_drain_all();
6117         drain_all_pages();
6118
6119         order = 0;
6120         outer_start = start;
6121         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6122                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6123                         ret = -EBUSY;
6124                         goto done;
6125                 }
6126                 outer_start &= ~0UL << order;
6127         }
6128
6129         /* Make sure the range is really isolated. */
6130         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
6131                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6132                        outer_start, end);
6133                 ret = -EBUSY;
6134                 goto done;
6135         }
6136
6137         /*
6138          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
6139          * will not starve the system.
6140          */
6141         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
6142
6143         /* Grab isolated pages from freelists. */
6144         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
6145         if (!outer_end) {
6146                 ret = -EBUSY;
6147                 goto done;
6148         }
6149
6150         /* Free head and tail (if any) */
6151         if (start != outer_start)
6152                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6153         if (end != outer_end)
6154                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6155
6156 done:
6157         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6158                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6159         return ret;
6160 }
6161
6162 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6163 {
6164         for (; nr_pages--; ++pfn)
6165                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
6166 }
6167 #endif
6168
6169 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6170 /*
6171  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6172  */
6173 void
6174 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6175 {
6176         struct page *page;
6177         struct zone *zone;
6178         int order, i;
6179         unsigned long pfn;
6180         unsigned long flags;
6181         /* find the first valid pfn */
6182         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6183                 if (pfn_valid(pfn))
6184                         break;
6185         if (pfn == end_pfn)
6186                 return;
6187         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6188         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6189         pfn = start_pfn;
6190         while (pfn < end_pfn) {
6191                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6192                         pfn++;
6193                         continue;
6194                 }
6195                 page = pfn_to_page(pfn);
6196                 BUG_ON(page_count(page));
6197                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6198                 order = page_order(page);
6199 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6200                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6201                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6202 #endif
6203                 list_del(&page->lru);
6204                 rmv_page_order(page);
6205                 zone->free_area[order].nr_free--;
6206                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
6207                                       - (1UL << order));
6208 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6209                 if (PageHighMem(page))
6210                         totalhigh_pages -= 1 << order;
6211 #endif
6212                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6213                         SetPageReserved((page+i));
6214                 pfn += (1 << order);
6215         }
6216         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6217 }
6218 #endif
6219
6220 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6221 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6222 {
6223         struct zone *zone = page_zone(page);
6224         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6225         unsigned long flags;
6226         int order;
6227
6228         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6229         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6230                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6231
6232                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6233                         break;
6234         }
6235         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6236
6237         return order < MAX_ORDER;
6238 }
6239 #endif
6240
6241 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6242         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6243         {1UL << PG_error,               "error"         },
6244         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6245         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6246         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6247         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6248         {1UL << PG_active,              "active"        },
6249         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6250         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6251         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6252         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6253         {1UL << PG_private,             "private"       },
6254         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6255         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6256 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6257         {1UL << PG_head,                "head"          },
6258         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6259 #else
6260         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6261 #endif
6262         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6263         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6264         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6265         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6266         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6267 #ifdef CONFIG_MMU
6268         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6269 #endif
6270 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6271         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6272 #endif
6273 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6274         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6275 #endif
6276         {-1UL,                          NULL            },
6277 };
6278
6279 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6280 {
6281         const char *delim = "";
6282         unsigned long mask;
6283         int i;
6284
6285         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6286
6287         /* remove zone id */
6288         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6289
6290         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
6291
6292                 mask = pageflag_names[i].mask;
6293                 if ((flags & mask) != mask)
6294                         continue;
6295
6296                 flags &= ~mask;
6297                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6298                 delim = "|";
6299         }
6300
6301         /* check for left over flags */
6302         if (flags)
6303                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6304
6305         printk(")\n");
6306 }
6307
6308 void dump_page(struct page *page)
6309 {
6310         printk(KERN_ALERT
6311                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6312                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6313                 page->mapping, page->index);
6314         dump_page_flags(page->flags);
6315         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6316 }