mm/memblock: cleanup early_node_map[] related comments
[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/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif  /* NUMA */
95 };
96 EXPORT_SYMBOL(node_states);
97
98 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
99 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
100 /*
101  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
102  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
103  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
104  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
105  */
106 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
107
108 int percpu_pagelist_fraction;
109 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
110
111 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
112 /*
113  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
114  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
115  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
116  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
117  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
118  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
119  */
120
121 static gfp_t saved_gfp_mask;
122
123 void pm_restore_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         if (saved_gfp_mask) {
127                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
128                 saved_gfp_mask = 0;
129         }
130 }
131
132 void pm_restrict_gfp_mask(void)
133 {
134         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
135         WARN_ON(saved_gfp_mask);
136         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
137         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
138 }
139
140 bool pm_suspended_storage(void)
141 {
142         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
143                 return false;
144         return true;
145 }
146 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
147
148 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
149 int pageblock_order __read_mostly;
150 #endif
151
152 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
153
154 /*
155  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
156  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
157  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
158  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
159  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
160  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
161  *
162  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
163  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
164  */
165 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
166 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
167          256,
168 #endif
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          32,
174 #endif
175          32,
176 };
177
178 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
179
180 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          "DMA",
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          "DMA32",
186 #endif
187          "Normal",
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          "HighMem",
190 #endif
191          "Movable",
192 };
193
194 int min_free_kbytes = 1024;
195
196 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
197 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
198 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
199
200 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
201 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
202 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
203 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
204 static unsigned long __initdata required_movablecore;
205 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
206
207 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
208 int movable_zone;
209 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
210 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
211
212 #if MAX_NUMNODES > 1
213 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
214 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
215 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
216 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
217 #endif
218
219 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
220
221 /*
222  * NOTE:
223  * Don't use set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE) directly.
224  * Instead, use {un}set_pageblock_isolate.
225  */
226 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228
229         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
230                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
231
232         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
233                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
234 }
235
236 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
237
238 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
239 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
240 {
241         int ret = 0;
242         unsigned seq;
243         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
244
245         do {
246                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
247                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
248                         ret = 1;
249                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
250                         ret = 1;
251         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
252
253         return ret;
254 }
255
256 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
257 {
258         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
259                 return 0;
260         if (zone != page_zone(page))
261                 return 0;
262
263         return 1;
264 }
265 /*
266  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
267  */
268 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
269 {
270         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
271                 return 1;
272         if (!page_is_consistent(zone, page))
273                 return 1;
274
275         return 0;
276 }
277 #else
278 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
279 {
280         return 0;
281 }
282 #endif
283
284 static void bad_page(struct page *page)
285 {
286         static unsigned long resume;
287         static unsigned long nr_shown;
288         static unsigned long nr_unshown;
289
290         /* Don't complain about poisoned pages */
291         if (PageHWPoison(page)) {
292                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
293                 return;
294         }
295
296         /*
297          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
298          * or allow a steady drip of one report per second.
299          */
300         if (nr_shown == 60) {
301                 if (time_before(jiffies, resume)) {
302                         nr_unshown++;
303                         goto out;
304                 }
305                 if (nr_unshown) {
306                         printk(KERN_ALERT
307                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
308                                 nr_unshown);
309                         nr_unshown = 0;
310                 }
311                 nr_shown = 0;
312         }
313         if (nr_shown++ == 0)
314                 resume = jiffies + 60 * HZ;
315
316         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
317                 current->comm, page_to_pfn(page));
318         dump_page(page);
319
320         print_modules();
321         dump_stack();
322 out:
323         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
324         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
325         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
326 }
327
328 /*
329  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
330  *
331  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
332  *
333  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
334  *
335  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
336  * pointing at the head page.
337  *
338  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
339  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
340  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
341  */
342
343 static void free_compound_page(struct page *page)
344 {
345         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
346 }
347
348 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
349 {
350         int i;
351         int nr_pages = 1 << order;
352
353         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
354         set_compound_order(page, order);
355         __SetPageHead(page);
356         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
357                 struct page *p = page + i;
358                 __SetPageTail(p);
359                 set_page_count(p, 0);
360                 p->first_page = page;
361         }
362 }
363
364 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
365 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369         int bad = 0;
370
371         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
372             unlikely(!PageHead(page))) {
373                 bad_page(page);
374                 bad++;
375         }
376
377         __ClearPageHead(page);
378
379         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
380                 struct page *p = page + i;
381
382                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
383                         bad_page(page);
384                         bad++;
385                 }
386                 __ClearPageTail(p);
387         }
388
389         return bad;
390 }
391
392 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
393 {
394         int i;
395
396         /*
397          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
398          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
399          */
400         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
401         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
402                 clear_highpage(page + i);
403 }
404
405 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
406 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
407
408 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
409 {
410         unsigned long res;
411
412         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
413                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
414                 return 0;
415         }
416         _debug_guardpage_minorder = res;
417         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
418         return 0;
419 }
420 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
421
422 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
423 {
424         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
425 }
426
427 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
428 {
429         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
430 }
431 #else
432 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
433 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
434 #endif
435
436 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
437 {
438         set_page_private(page, order);
439         __SetPageBuddy(page);
440 }
441
442 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
443 {
444         __ClearPageBuddy(page);
445         set_page_private(page, 0);
446 }
447
448 /*
449  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
450  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
451  *
452  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
453  * the following equation:
454  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
455  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
456  * 1 buddy is #10:
457  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
458  *
459  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
460  * satisfies the following equation:
461  *     P = B & ~(1 << O)
462  *
463  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
464  */
465 static inline unsigned long
466 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
467 {
468         return page_idx ^ (1 << order);
469 }
470
471 /*
472  * This function checks whether a page is free && is the buddy
473  * we can do coalesce a page and its buddy if
474  * (a) the buddy is not in a hole &&
475  * (b) the buddy is in the buddy system &&
476  * (c) a page and its buddy have the same order &&
477  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
478  *
479  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
480  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
481  *
482  * For recording page's order, we use page_private(page).
483  */
484 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
485                                                                 int order)
486 {
487         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
488                 return 0;
489
490         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
491                 return 0;
492
493         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
494                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
495                 return 1;
496         }
497
498         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
499                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
500                 return 1;
501         }
502         return 0;
503 }
504
505 /*
506  * Freeing function for a buddy system allocator.
507  *
508  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
509  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
510  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
511  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
512  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
513  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
514  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
515  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
516  * parts of the VM system.
517  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
518  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
519  * order is recorded in page_private(page) field.
520  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
521  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
522  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
523  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
524  * triggers coalescing into a block of larger size.
525  *
526  * -- wli
527  */
528
529 static inline void __free_one_page(struct page *page,
530                 struct zone *zone, unsigned int order,
531                 int migratetype)
532 {
533         unsigned long page_idx;
534         unsigned long combined_idx;
535         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
536         struct page *buddy;
537
538         if (unlikely(PageCompound(page)))
539                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
540                         return;
541
542         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
543
544         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
545
546         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
547         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
548
549         while (order < MAX_ORDER-1) {
550                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
551                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
552                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
553                         break;
554                 /*
555                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
556                  * merge with it and move up one order.
557                  */
558                 if (page_is_guard(buddy)) {
559                         clear_page_guard_flag(buddy);
560                         set_page_private(page, 0);
561                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
562                                                   migratetype);
563                 } else {
564                         list_del(&buddy->lru);
565                         zone->free_area[order].nr_free--;
566                         rmv_page_order(buddy);
567                 }
568                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
569                 page = page + (combined_idx - page_idx);
570                 page_idx = combined_idx;
571                 order++;
572         }
573         set_page_order(page, order);
574
575         /*
576          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
577          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
578          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
579          * that is happening, add the free page to the tail of the list
580          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
581          * as a higher order page
582          */
583         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
584                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
585                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
586                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
587                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
588                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
589                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
590                         list_add_tail(&page->lru,
591                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
592                         goto out;
593                 }
594         }
595
596         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
597 out:
598         zone->free_area[order].nr_free++;
599 }
600
601 /*
602  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
603  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
604  * free_pages_check() will verify...
605  */
606 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
607 {
608         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
609         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
610 }
611
612 static inline int free_pages_check(struct page *page)
613 {
614         if (unlikely(page_mapcount(page) |
615                 (page->mapping != NULL)  |
616                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
617                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
618                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
619                 bad_page(page);
620                 return 1;
621         }
622         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
623                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
624         return 0;
625 }
626
627 /*
628  * Frees a number of pages from the PCP lists
629  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
630  * count is the number of pages to free.
631  *
632  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
633  * see if this freeing clears that state.
634  *
635  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
636  * pinned" detection logic.
637  */
638 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
639                                         struct per_cpu_pages *pcp)
640 {
641         int migratetype = 0;
642         int batch_free = 0;
643         int to_free = count;
644
645         spin_lock(&zone->lock);
646         zone->all_unreclaimable = 0;
647         zone->pages_scanned = 0;
648
649         while (to_free) {
650                 struct page *page;
651                 struct list_head *list;
652
653                 /*
654                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
655                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
656                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
657                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
658                  * lists
659                  */
660                 do {
661                         batch_free++;
662                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
663                                 migratetype = 0;
664                         list = &pcp->lists[migratetype];
665                 } while (list_empty(list));
666
667                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
668                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
669                         batch_free = to_free;
670
671                 do {
672                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
673
674                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
675                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
676                         list_del(&page->lru);
677                         mt = get_freepage_migratetype(page);
678                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
679                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
680                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
681                         if (is_migrate_cma(mt))
682                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
683                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
684         }
685         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
686         spin_unlock(&zone->lock);
687 }
688
689 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
690                                 int migratetype)
691 {
692         spin_lock(&zone->lock);
693         zone->all_unreclaimable = 0;
694         zone->pages_scanned = 0;
695
696         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
697         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
698                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
699         spin_unlock(&zone->lock);
700 }
701
702 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
703 {
704         int i;
705         int bad = 0;
706
707         trace_mm_page_free(page, order);
708         kmemcheck_free_shadow(page, order);
709
710         if (PageAnon(page))
711                 page->mapping = NULL;
712         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
713                 bad += free_pages_check(page + i);
714         if (bad)
715                 return false;
716
717         if (!PageHighMem(page)) {
718                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
719                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
720                                            PAGE_SIZE << order);
721         }
722         arch_free_page(page, order);
723         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
724
725         return true;
726 }
727
728 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
729 {
730         unsigned long flags;
731         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
732         int migratetype;
733
734         if (!free_pages_prepare(page, order))
735                 return;
736
737         local_irq_save(flags);
738         if (unlikely(wasMlocked))
739                 free_page_mlock(page);
740         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
741         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
742         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
743         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
744         local_irq_restore(flags);
745 }
746
747 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
748 {
749         unsigned int nr_pages = 1 << order;
750         unsigned int loop;
751
752         prefetchw(page);
753         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
754                 struct page *p = &page[loop];
755
756                 if (loop + 1 < nr_pages)
757                         prefetchw(p + 1);
758                 __ClearPageReserved(p);
759                 set_page_count(p, 0);
760         }
761
762         set_page_refcounted(page);
763         __free_pages(page, order);
764 }
765
766 #ifdef CONFIG_CMA
767 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
768 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
769 {
770         unsigned i = pageblock_nr_pages;
771         struct page *p = page;
772
773         do {
774                 __ClearPageReserved(p);
775                 set_page_count(p, 0);
776         } while (++p, --i);
777
778         set_page_refcounted(page);
779         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
780         __free_pages(page, pageblock_order);
781         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
782 }
783 #endif
784
785 /*
786  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
787  * Please do not alter this order without good reasons and regression
788  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
789  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
790  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
791  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
792  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
793  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
794  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
795  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
796  *
797  * -- wli
798  */
799 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
800         int low, int high, struct free_area *area,
801         int migratetype)
802 {
803         unsigned long size = 1 << high;
804
805         while (high > low) {
806                 area--;
807                 high--;
808                 size >>= 1;
809                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
810
811 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
812                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
813                         /*
814                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
815                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
816                          * Corresponding page table entries will not be touched,
817                          * pages will stay not present in virtual address space
818                          */
819                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
820                         set_page_guard_flag(&page[size]);
821                         set_page_private(&page[size], high);
822                         /* Guard pages are not available for any usage */
823                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
824                                                   migratetype);
825                         continue;
826                 }
827 #endif
828                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
829                 area->nr_free++;
830                 set_page_order(&page[size], high);
831         }
832 }
833
834 /*
835  * This page is about to be returned from the page allocator
836  */
837 static inline int check_new_page(struct page *page)
838 {
839         if (unlikely(page_mapcount(page) |
840                 (page->mapping != NULL)  |
841                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
842                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
843                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
844                 bad_page(page);
845                 return 1;
846         }
847         return 0;
848 }
849
850 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
851 {
852         int i;
853
854         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
855                 struct page *p = page + i;
856                 if (unlikely(check_new_page(p)))
857                         return 1;
858         }
859
860         set_page_private(page, 0);
861         set_page_refcounted(page);
862
863         arch_alloc_page(page, order);
864         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
865
866         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
867                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
868
869         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
870                 prep_compound_page(page, order);
871
872         return 0;
873 }
874
875 /*
876  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
877  * the smallest available page from the freelists
878  */
879 static inline
880 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
881                                                 int migratetype)
882 {
883         unsigned int current_order;
884         struct free_area * area;
885         struct page *page;
886
887         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
888         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
889                 area = &(zone->free_area[current_order]);
890                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
891                         continue;
892
893                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
894                                                         struct page, lru);
895                 list_del(&page->lru);
896                 rmv_page_order(page);
897                 area->nr_free--;
898                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
899                 return page;
900         }
901
902         return NULL;
903 }
904
905
906 /*
907  * This array describes the order lists are fallen back to when
908  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
909  */
910 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
911         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
912         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
913 #ifdef CONFIG_CMA
914         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
915         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
916 #else
917         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
918 #endif
919         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
920         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
921 };
922
923 /*
924  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
925  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
926  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
927  */
928 int move_freepages(struct zone *zone,
929                           struct page *start_page, struct page *end_page,
930                           int migratetype)
931 {
932         struct page *page;
933         unsigned long order;
934         int pages_moved = 0;
935
936 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
937         /*
938          * page_zone is not safe to call in this context when
939          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
940          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
941          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
942          * grouping pages by mobility
943          */
944         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
945 #endif
946
947         for (page = start_page; page <= end_page;) {
948                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
949                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
950
951                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
952                         page++;
953                         continue;
954                 }
955
956                 if (!PageBuddy(page)) {
957                         page++;
958                         continue;
959                 }
960
961                 order = page_order(page);
962                 list_move(&page->lru,
963                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
964                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
965                 page += 1 << order;
966                 pages_moved += 1 << order;
967         }
968
969         return pages_moved;
970 }
971
972 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
973                                 int migratetype)
974 {
975         unsigned long start_pfn, end_pfn;
976         struct page *start_page, *end_page;
977
978         start_pfn = page_to_pfn(page);
979         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
980         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
981         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
982         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
983
984         /* Do not cross zone boundaries */
985         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
986                 start_page = page;
987         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
988                 return 0;
989
990         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
991 }
992
993 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
994                                         int start_order, int migratetype)
995 {
996         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
997
998         while (nr_pageblocks--) {
999                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1000                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1001         }
1002 }
1003
1004 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1005 static inline struct page *
1006 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1007 {
1008         struct free_area * area;
1009         int current_order;
1010         struct page *page;
1011         int migratetype, i;
1012
1013         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1014         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1015                                                 --current_order) {
1016                 for (i = 0;; i++) {
1017                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1018
1019                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1020                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1021                                 break;
1022
1023                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1024                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1025                                 continue;
1026
1027                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1028                                         struct page, lru);
1029                         area->nr_free--;
1030
1031                         /*
1032                          * If breaking a large block of pages, move all free
1033                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1034                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1035                          * aggressive about taking ownership of free pages
1036                          *
1037                          * On the other hand, never change migration
1038                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1039                          * pages on different free lists. We don't
1040                          * want unmovable pages to be allocated from
1041                          * MIGRATE_CMA areas.
1042                          */
1043                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1044                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1045                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1046                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1047                                 int pages;
1048                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1049                                                                 start_migratetype);
1050
1051                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1052                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1053                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1054                                         set_pageblock_migratetype(page,
1055                                                                 start_migratetype);
1056
1057                                 migratetype = start_migratetype;
1058                         }
1059
1060                         /* Remove the page from the freelists */
1061                         list_del(&page->lru);
1062                         rmv_page_order(page);
1063
1064                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1065                         if (current_order >= pageblock_order &&
1066                             !is_migrate_cma(migratetype))
1067                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1068                                                         start_migratetype);
1069
1070                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1071                                is_migrate_cma(migratetype)
1072                              ? migratetype : start_migratetype);
1073
1074                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1075                                 start_migratetype, migratetype);
1076
1077                         return page;
1078                 }
1079         }
1080
1081         return NULL;
1082 }
1083
1084 /*
1085  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1086  * Call me with the zone->lock already held.
1087  */
1088 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1089                                                 int migratetype)
1090 {
1091         struct page *page;
1092
1093 retry_reserve:
1094         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1095
1096         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1097                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1098
1099                 /*
1100                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1101                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1102                  * and we want just one call site
1103                  */
1104                 if (!page) {
1105                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1106                         goto retry_reserve;
1107                 }
1108         }
1109
1110         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1111         return page;
1112 }
1113
1114 /*
1115  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1116  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1117  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1118  */
1119 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1120                         unsigned long count, struct list_head *list,
1121                         int migratetype, int cold)
1122 {
1123         int mt = migratetype, i;
1124
1125         spin_lock(&zone->lock);
1126         for (i = 0; i < count; ++i) {
1127                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1128                 if (unlikely(page == NULL))
1129                         break;
1130
1131                 /*
1132                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1133                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1134                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1135                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1136                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1137                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1138                  * properly.
1139                  */
1140                 if (likely(cold == 0))
1141                         list_add(&page->lru, list);
1142                 else
1143                         list_add_tail(&page->lru, list);
1144                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1145                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1146                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1147                                 mt = migratetype;
1148                 }
1149                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1150                 list = &page->lru;
1151                 if (is_migrate_cma(mt))
1152                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1153                                               -(1 << order));
1154         }
1155         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1156         spin_unlock(&zone->lock);
1157         return i;
1158 }
1159
1160 #ifdef CONFIG_NUMA
1161 /*
1162  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1163  * currently executing processor on remote nodes after they have
1164  * expired.
1165  *
1166  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1167  * a single processor.
1168  */
1169 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1170 {
1171         unsigned long flags;
1172         int to_drain;
1173
1174         local_irq_save(flags);
1175         if (pcp->count >= pcp->batch)
1176                 to_drain = pcp->batch;
1177         else
1178                 to_drain = pcp->count;
1179         if (to_drain > 0) {
1180                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1181                 pcp->count -= to_drain;
1182         }
1183         local_irq_restore(flags);
1184 }
1185 #endif
1186
1187 /*
1188  * Drain pages of the indicated processor.
1189  *
1190  * The processor must either be the current processor and the
1191  * thread pinned to the current processor or a processor that
1192  * is not online.
1193  */
1194 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1195 {
1196         unsigned long flags;
1197         struct zone *zone;
1198
1199         for_each_populated_zone(zone) {
1200                 struct per_cpu_pageset *pset;
1201                 struct per_cpu_pages *pcp;
1202
1203                 local_irq_save(flags);
1204                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1205
1206                 pcp = &pset->pcp;
1207                 if (pcp->count) {
1208                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1209                         pcp->count = 0;
1210                 }
1211                 local_irq_restore(flags);
1212         }
1213 }
1214
1215 /*
1216  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1217  */
1218 void drain_local_pages(void *arg)
1219 {
1220         drain_pages(smp_processor_id());
1221 }
1222
1223 /*
1224  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1225  *
1226  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1227  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1228  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1229  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1230  * before the call to on_each_cpu_mask().
1231  */
1232 void drain_all_pages(void)
1233 {
1234         int cpu;
1235         struct per_cpu_pageset *pcp;
1236         struct zone *zone;
1237
1238         /*
1239          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1240          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1241          */
1242         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1243
1244         /*
1245          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1246          * as offline notification will cause the notified
1247          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1248          * disables preemption as part of its processing
1249          */
1250         for_each_online_cpu(cpu) {
1251                 bool has_pcps = false;
1252                 for_each_populated_zone(zone) {
1253                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1254                         if (pcp->pcp.count) {
1255                                 has_pcps = true;
1256                                 break;
1257                         }
1258                 }
1259                 if (has_pcps)
1260                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1261                 else
1262                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1263         }
1264         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1265 }
1266
1267 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1268
1269 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1270 {
1271         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1272         unsigned long flags;
1273         int order, t;
1274         struct list_head *curr;
1275
1276         if (!zone->spanned_pages)
1277                 return;
1278
1279         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1280
1281         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1282         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1283                 if (pfn_valid(pfn)) {
1284                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1285
1286                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1287                                 swsusp_unset_page_free(page);
1288                 }
1289
1290         for_each_migratetype_order(order, t) {
1291                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1292                         unsigned long i;
1293
1294                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1295                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1296                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1297                 }
1298         }
1299         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1300 }
1301 #endif /* CONFIG_PM */
1302
1303 /*
1304  * Free a 0-order page
1305  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1306  */
1307 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1308 {
1309         struct zone *zone = page_zone(page);
1310         struct per_cpu_pages *pcp;
1311         unsigned long flags;
1312         int migratetype;
1313         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1314
1315         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1316                 return;
1317
1318         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1319         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1320         local_irq_save(flags);
1321         if (unlikely(wasMlocked))
1322                 free_page_mlock(page);
1323         __count_vm_event(PGFREE);
1324
1325         /*
1326          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1327          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1328          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1329          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1330          * excessively into the page allocator
1331          */
1332         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1333                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1334                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1335                         goto out;
1336                 }
1337                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1338         }
1339
1340         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1341         if (cold)
1342                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1343         else
1344                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1345         pcp->count++;
1346         if (pcp->count >= pcp->high) {
1347                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1348                 pcp->count -= pcp->batch;
1349         }
1350
1351 out:
1352         local_irq_restore(flags);
1353 }
1354
1355 /*
1356  * Free a list of 0-order pages
1357  */
1358 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1359 {
1360         struct page *page, *next;
1361
1362         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1363                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1364                 free_hot_cold_page(page, cold);
1365         }
1366 }
1367
1368 /*
1369  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1370  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1371  * Each sub-page must be freed individually.
1372  *
1373  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1374  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1375  */
1376 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1377 {
1378         int i;
1379
1380         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1381         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1382
1383 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1384         /*
1385          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1386          * otherwise free the whole shadow.
1387          */
1388         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1389                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1390 #endif
1391
1392         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1393                 set_page_refcounted(page + i);
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1398  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1399  * with parallel allocators
1400  */
1401 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1402 {
1403         unsigned int order;
1404         unsigned long watermark;
1405         struct zone *zone;
1406         int mt;
1407
1408         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1409
1410         zone = page_zone(page);
1411         order = page_order(page);
1412
1413         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1414         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1415         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1416                 return 0;
1417
1418         /* Remove page from free list */
1419         list_del(&page->lru);
1420         zone->free_area[order].nr_free--;
1421         rmv_page_order(page);
1422
1423         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1424         if (unlikely(mt != MIGRATE_ISOLATE))
1425                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1426
1427         if (alloc_order != order)
1428                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1429                         &zone->free_area[order], migratetype);
1430
1431         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1432         if (order >= pageblock_order - 1) {
1433                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1434                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1435                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1436                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1437                                 set_pageblock_migratetype(page,
1438                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1439                 }
1440         }
1441
1442         return 1UL << order;
1443 }
1444
1445 /*
1446  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1447  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1448  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1449  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1450  * are enabled.
1451  *
1452  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1453  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1454  */
1455 int split_free_page(struct page *page)
1456 {
1457         unsigned int order;
1458         int nr_pages;
1459
1460         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1461         order = page_order(page);
1462
1463         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1464         if (!nr_pages)
1465                 return 0;
1466
1467         /* Split into individual pages */
1468         set_page_refcounted(page);
1469         split_page(page, order);
1470         return nr_pages;
1471 }
1472
1473 /*
1474  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1475  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1476  * or two.
1477  */
1478 static inline
1479 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1480                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1481                         int migratetype)
1482 {
1483         unsigned long flags;
1484         struct page *page;
1485         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1486
1487 again:
1488         if (likely(order == 0)) {
1489                 struct per_cpu_pages *pcp;
1490                 struct list_head *list;
1491
1492                 local_irq_save(flags);
1493                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1494                 list = &pcp->lists[migratetype];
1495                 if (list_empty(list)) {
1496                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1497                                         pcp->batch, list,
1498                                         migratetype, cold);
1499                         if (unlikely(list_empty(list)))
1500                                 goto failed;
1501                 }
1502
1503                 if (cold)
1504                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1505                 else
1506                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1507
1508                 list_del(&page->lru);
1509                 pcp->count--;
1510         } else {
1511                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1512                         /*
1513                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1514                          *
1515                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1516                          * properly detect and handle allocation failures.
1517                          *
1518                          * We most definitely don't want callers attempting to
1519                          * allocate greater than order-1 page units with
1520                          * __GFP_NOFAIL.
1521                          */
1522                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1523                 }
1524                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1525                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1526                 spin_unlock(&zone->lock);
1527                 if (!page)
1528                         goto failed;
1529                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1530                                           get_pageblock_migratetype(page));
1531         }
1532
1533         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1534         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1535         local_irq_restore(flags);
1536
1537         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1538         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1539                 goto again;
1540         return page;
1541
1542 failed:
1543         local_irq_restore(flags);
1544         return NULL;
1545 }
1546
1547 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1548
1549 static struct {
1550         struct fault_attr attr;
1551
1552         u32 ignore_gfp_highmem;
1553         u32 ignore_gfp_wait;
1554         u32 min_order;
1555 } fail_page_alloc = {
1556         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1557         .ignore_gfp_wait = 1,
1558         .ignore_gfp_highmem = 1,
1559         .min_order = 1,
1560 };
1561
1562 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1563 {
1564         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1565 }
1566 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1567
1568 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1569 {
1570         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1571                 return false;
1572         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1573                 return false;
1574         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1575                 return false;
1576         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1577                 return false;
1578
1579         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1580 }
1581
1582 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1583
1584 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1585 {
1586         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1587         struct dentry *dir;
1588
1589         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1590                                         &fail_page_alloc.attr);
1591         if (IS_ERR(dir))
1592                 return PTR_ERR(dir);
1593
1594         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1595                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1596                 goto fail;
1597         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1598                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1599                 goto fail;
1600         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1601                                 &fail_page_alloc.min_order))
1602                 goto fail;
1603
1604         return 0;
1605 fail:
1606         debugfs_remove_recursive(dir);
1607
1608         return -ENOMEM;
1609 }
1610
1611 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1612
1613 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1614
1615 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1616
1617 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1618 {
1619         return false;
1620 }
1621
1622 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1623
1624 /*
1625  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1626  * of the allocation.
1627  */
1628 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1629                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1630 {
1631         /* free_pages my go negative - that's OK */
1632         long min = mark;
1633         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1634         int o;
1635
1636         free_pages -= (1 << order) - 1;
1637         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1638                 min -= min / 2;
1639         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1640                 min -= min / 4;
1641 #ifdef CONFIG_CMA
1642         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1643         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1644                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1645 #endif
1646         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1647                 return false;
1648         for (o = 0; o < order; o++) {
1649                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1650                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1651
1652                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1653                 min >>= 1;
1654
1655                 if (free_pages <= min)
1656                         return false;
1657         }
1658         return true;
1659 }
1660
1661 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1662 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1663 {
1664         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1665                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1666         return 0;
1667 }
1668 #else
1669 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1670 {
1671         return 0;
1672 }
1673 #endif
1674
1675 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1676                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1677 {
1678         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1679                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1680 }
1681
1682 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1683                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1684 {
1685         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1686
1687         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1688                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1689
1690         /*
1691          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1692          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1693          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1694          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1695          * reclaim path.
1696          */
1697         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1698         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1699                                                                 free_pages);
1700 }
1701
1702 #ifdef CONFIG_NUMA
1703 /*
1704  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1705  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1706  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1707  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1708  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1709  *
1710  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1711  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1712  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1713  *
1714  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1715  * nothing and returns NULL.
1716  *
1717  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1718  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1719  *
1720  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1721  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1722  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1723  * quickly as we can.
1724  */
1725 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1726 {
1727         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1728         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1729
1730         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1731         if (!zlc)
1732                 return NULL;
1733
1734         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1735                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1736                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1737         }
1738
1739         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1740                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1741                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1742         return allowednodes;
1743 }
1744
1745 /*
1746  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1747  * if it is worth looking at further for free memory:
1748  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1749  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1750  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1751  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1752  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1753  * else return false (zero) if it is not.
1754  *
1755  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1756  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1757  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1758  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1759  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1760  * into the second scan of the zonelist.
1761  *
1762  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1763  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1764  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1765  * unturned looking for a free page.
1766  */
1767 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1768                                                 nodemask_t *allowednodes)
1769 {
1770         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1771         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1772         int n;                          /* node that zone *z is on */
1773
1774         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1775         if (!zlc)
1776                 return 1;
1777
1778         i = z - zonelist->_zonerefs;
1779         n = zlc->z_to_n[i];
1780
1781         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1782         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1783 }
1784
1785 /*
1786  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1787  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1788  * from that zone don't waste time re-examining it.
1789  */
1790 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1791 {
1792         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1793         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1794
1795         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1796         if (!zlc)
1797                 return;
1798
1799         i = z - zonelist->_zonerefs;
1800
1801         set_bit(i, zlc->fullzones);
1802 }
1803
1804 /*
1805  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1806  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1807  */
1808 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1809 {
1810         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1811
1812         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1813         if (!zlc)
1814                 return;
1815
1816         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1817 }
1818
1819 #else   /* CONFIG_NUMA */
1820
1821 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1822 {
1823         return NULL;
1824 }
1825
1826 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1827                                 nodemask_t *allowednodes)
1828 {
1829         return 1;
1830 }
1831
1832 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1833 {
1834 }
1835
1836 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1837 {
1838 }
1839 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1840
1841 /*
1842  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1843  * a page.
1844  */
1845 static struct page *
1846 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1847                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1848                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1849 {
1850         struct zoneref *z;
1851         struct page *page = NULL;
1852         int classzone_idx;
1853         struct zone *zone;
1854         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1855         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1856         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1857
1858         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1859 zonelist_scan:
1860         /*
1861          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1862          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1863          */
1864         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1865                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1866                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1867                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1868                                 continue;
1869                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1870                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1871                                 continue;
1872                 /*
1873                  * When allocating a page cache page for writing, we
1874                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1875                  * limit, such that no single zone holds more than its
1876                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1877                  * The dirty limits take into account the zone's
1878                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1879                  * should be able to balance it without having to
1880                  * write pages from its LRU list.
1881                  *
1882                  * This may look like it could increase pressure on
1883                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1884                  * before they are full.  But the pages that do spill
1885                  * over are limited as the lower zones are protected
1886                  * by this very same mechanism.  It should not become
1887                  * a practical burden to them.
1888                  *
1889                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1890                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1891                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1892                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1893                  * zones are together not big enough to reach the
1894                  * global limit.  The proper fix for these situations
1895                  * will require awareness of zones in the
1896                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1897                  */
1898                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1899                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1900                         goto this_zone_full;
1901
1902                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1903                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1904                         unsigned long mark;
1905                         int ret;
1906
1907                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1908                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1909                                     classzone_idx, alloc_flags))
1910                                 goto try_this_zone;
1911
1912                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1913                                 /*
1914                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1915                                  * and before considering the first zone allowed
1916                                  * by the cpuset.
1917                                  */
1918                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1919                                 zlc_active = 1;
1920                                 did_zlc_setup = 1;
1921                         }
1922
1923                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1924                                 goto this_zone_full;
1925
1926                         /*
1927                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1928                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1929                          */
1930                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1931                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1932                                 continue;
1933
1934                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1935                         switch (ret) {
1936                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1937                                 /* did not scan */
1938                                 continue;
1939                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1940                                 /* scanned but unreclaimable */
1941                                 continue;
1942                         default:
1943                                 /* did we reclaim enough */
1944                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1945                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1946                                         goto this_zone_full;
1947                         }
1948                 }
1949
1950 try_this_zone:
1951                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1952                                                 gfp_mask, migratetype);
1953                 if (page)
1954                         break;
1955 this_zone_full:
1956                 if (NUMA_BUILD)
1957                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1958         }
1959
1960         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1961                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1962                 zlc_active = 0;
1963                 goto zonelist_scan;
1964         }
1965
1966         if (page)
1967                 /*
1968                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1969                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1970                  * that the caller is taking steps that will free more
1971                  * memory. The caller should avoid the page being used
1972                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1973                  */
1974                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1975
1976         return page;
1977 }
1978
1979 /*
1980  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1981  * meminfo in irq context.
1982  */
1983 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1984 {
1985         bool ret = false;
1986
1987 #if NODES_SHIFT > 8
1988         ret = in_interrupt();
1989 #endif
1990         return ret;
1991 }
1992
1993 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1994                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1995                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1996
1997 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1998 {
1999         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2000
2001         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2002             debug_guardpage_minorder() > 0)
2003                 return;
2004
2005         /*
2006          * This documents exceptions given to allocations in certain
2007          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2008          * of allowed nodes.
2009          */
2010         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2011                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2012                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2013                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2014         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2015                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2016
2017         if (fmt) {
2018                 struct va_format vaf;
2019                 va_list args;
2020
2021                 va_start(args, fmt);
2022
2023                 vaf.fmt = fmt;
2024                 vaf.va = &args;
2025
2026                 pr_warn("%pV", &vaf);
2027
2028                 va_end(args);
2029         }
2030
2031         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2032                 current->comm, order, gfp_mask);
2033
2034         dump_stack();
2035         if (!should_suppress_show_mem())
2036                 show_mem(filter);
2037 }
2038
2039 static inline int
2040 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2041                                 unsigned long did_some_progress,
2042                                 unsigned long pages_reclaimed)
2043 {
2044         /* Do not loop if specifically requested */
2045         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2046                 return 0;
2047
2048         /* Always retry if specifically requested */
2049         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2050                 return 1;
2051
2052         /*
2053          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2054          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2055          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2056          */
2057         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2058                 return 0;
2059
2060         /*
2061          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2062          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2063          * implementations.
2064          */
2065         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2066                 return 1;
2067
2068         /*
2069          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2070          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2071          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2072          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2073          * allocation still fails, we stop retrying.
2074          */
2075         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2076                 return 1;
2077
2078         return 0;
2079 }
2080
2081 static inline struct page *
2082 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2083         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2084         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2085         int migratetype)
2086 {
2087         struct page *page;
2088
2089         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2090         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2091                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2092                 return NULL;
2093         }
2094
2095         /*
2096          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2097          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2098          * we're still under heavy pressure.
2099          */
2100         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2101                 order, zonelist, high_zoneidx,
2102                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2103                 preferred_zone, migratetype);
2104         if (page)
2105                 goto out;
2106
2107         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2108                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2109                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2110                         goto out;
2111                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2112                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2113                         goto out;
2114                 /*
2115                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2116                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2117                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2118                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2119                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2120                  */
2121                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2122                         goto out;
2123         }
2124         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2125         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2126
2127 out:
2128         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2129         return page;
2130 }
2131
2132 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2133 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2134 static struct page *
2135 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2136         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2137         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2138         int migratetype, bool sync_migration,
2139         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2140         unsigned long *did_some_progress)
2141 {
2142         struct page *page = NULL;
2143
2144         if (!order)
2145                 return NULL;
2146
2147         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2148                 *deferred_compaction = true;
2149                 return NULL;
2150         }
2151
2152         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2153         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2154                                                 nodemask, sync_migration,
2155                                                 contended_compaction, &page);
2156         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2157
2158         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2159         if (page) {
2160                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2161                 goto got_page;
2162         }
2163
2164         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2165                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2166                 drain_pages(get_cpu());
2167                 put_cpu();
2168
2169                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2170                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2171                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2172                                 preferred_zone, migratetype);
2173                 if (page) {
2174 got_page:
2175                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2176                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2177                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2178                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2179                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2180                         return page;
2181                 }
2182
2183                 /*
2184                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2185                  * The most likely reason is that pages exist,
2186                  * but not enough to satisfy watermarks.
2187                  */
2188                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2189
2190                 /*
2191                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2192                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2193                  */
2194                 if (sync_migration)
2195                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2196
2197                 cond_resched();
2198         }
2199
2200         return NULL;
2201 }
2202 #else
2203 static inline struct page *
2204 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2205         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2206         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2207         int migratetype, bool sync_migration,
2208         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2209         unsigned long *did_some_progress)
2210 {
2211         return NULL;
2212 }
2213 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2214
2215 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2216 static int
2217 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2218                   nodemask_t *nodemask)
2219 {
2220         struct reclaim_state reclaim_state;
2221         int progress;
2222
2223         cond_resched();
2224
2225         /* We now go into synchronous reclaim */
2226         cpuset_memory_pressure_bump();
2227         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2228         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2229         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2230         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2231
2232         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2233
2234         current->reclaim_state = NULL;
2235         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2236         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2237
2238         cond_resched();
2239
2240         return progress;
2241 }
2242
2243 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2244 static inline struct page *
2245 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2246         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2247         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2248         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2249 {
2250         struct page *page = NULL;
2251         bool drained = false;
2252
2253         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2254                                                nodemask);
2255         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2256                 return NULL;
2257
2258         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2259         if (NUMA_BUILD)
2260                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2261
2262 retry:
2263         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2264                                         zonelist, high_zoneidx,
2265                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2266                                         preferred_zone, migratetype);
2267
2268         /*
2269          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2270          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2271          */
2272         if (!page && !drained) {
2273                 drain_all_pages();
2274                 drained = true;
2275                 goto retry;
2276         }
2277
2278         return page;
2279 }
2280
2281 /*
2282  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2283  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2284  */
2285 static inline struct page *
2286 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2287         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2288         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2289         int migratetype)
2290 {
2291         struct page *page;
2292
2293         do {
2294                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2295                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2296                         preferred_zone, migratetype);
2297
2298                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2299                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2300         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2301
2302         return page;
2303 }
2304
2305 static inline
2306 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2307                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2308                                                 enum zone_type classzone_idx)
2309 {
2310         struct zoneref *z;
2311         struct zone *zone;
2312
2313         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2314                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2315 }
2316
2317 static inline int
2318 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2319 {
2320         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2321         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2322
2323         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2324         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2325
2326         /*
2327          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2328          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2329          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2330          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2331          */
2332         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2333
2334         if (!wait) {
2335                 /*
2336                  * Not worth trying to allocate harder for
2337                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2338                  */
2339                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2340                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2341                 /*
2342                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2343                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2344                  */
2345                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2346         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2347                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2348
2349         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2350                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2351                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2352                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2353                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2354                 else if (!in_interrupt() &&
2355                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2356                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2357                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2358         }
2359 #ifdef CONFIG_CMA
2360         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2361                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2362 #endif
2363         return alloc_flags;
2364 }
2365
2366 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2367 {
2368         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2369 }
2370
2371 static inline struct page *
2372 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2373         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2374         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2375         int migratetype)
2376 {
2377         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2378         struct page *page = NULL;
2379         int alloc_flags;
2380         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2381         unsigned long did_some_progress;
2382         bool sync_migration = false;
2383         bool deferred_compaction = false;
2384         bool contended_compaction = false;
2385
2386         /*
2387          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2388          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2389          * be using allocators in order of preference for an area that is
2390          * too large.
2391          */
2392         if (order >= MAX_ORDER) {
2393                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2394                 return NULL;
2395         }
2396
2397         /*
2398          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2399          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2400          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2401          * using a larger set of nodes after it has established that the
2402          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2403          * over allocated.
2404          */
2405         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2406                 goto nopage;
2407
2408 restart:
2409         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2410                                         zone_idx(preferred_zone));
2411
2412         /*
2413          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2414          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2415          * to how we want to proceed.
2416          */
2417         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2418
2419         /*
2420          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2421          * cpusets.
2422          */
2423         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2424                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2425                                         &preferred_zone);
2426
2427 rebalance:
2428         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2429         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2430                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2431                         preferred_zone, migratetype);
2432         if (page)
2433                 goto got_pg;
2434
2435         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2436         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2437                 /*
2438                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2439                  * the allocation is high priority and these type of
2440                  * allocations are system rather than user orientated
2441                  */
2442                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2443
2444                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2445                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2446                                 preferred_zone, migratetype);
2447                 if (page) {
2448                         goto got_pg;
2449                 }
2450         }
2451
2452         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2453         if (!wait)
2454                 goto nopage;
2455
2456         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2457         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2458                 goto nopage;
2459
2460         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2461         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2462                 goto nopage;
2463
2464         /*
2465          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2466          * attempts after direct reclaim are synchronous
2467          */
2468         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2469                                         zonelist, high_zoneidx,
2470                                         nodemask,
2471                                         alloc_flags, preferred_zone,
2472                                         migratetype, sync_migration,
2473                                         &contended_compaction,
2474                                         &deferred_compaction,
2475                                         &did_some_progress);
2476         if (page)
2477                 goto got_pg;
2478         sync_migration = true;
2479
2480         /*
2481          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2482          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2483          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2484          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2485          */
2486         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2487             (gfp_mask & (__GFP_MOVABLE|__GFP_REPEAT)) == __GFP_MOVABLE)
2488                 goto nopage;
2489
2490         /* Try direct reclaim and then allocating */
2491         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2492                                         zonelist, high_zoneidx,
2493                                         nodemask,
2494                                         alloc_flags, preferred_zone,
2495                                         migratetype, &did_some_progress);
2496         if (page)
2497                 goto got_pg;
2498
2499         /*
2500          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2501          * running out of options and have to consider going OOM
2502          */
2503         if (!did_some_progress) {
2504                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2505                         if (oom_killer_disabled)
2506                                 goto nopage;
2507                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2508                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2509                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2510                                 goto nopage;
2511                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2512                                         zonelist, high_zoneidx,
2513                                         nodemask, preferred_zone,
2514                                         migratetype);
2515                         if (page)
2516                                 goto got_pg;
2517
2518                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2519                                 /*
2520                                  * The oom killer is not called for high-order
2521                                  * allocations that may fail, so if no progress
2522                                  * is being made, there are no other options and
2523                                  * retrying is unlikely to help.
2524                                  */
2525                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2526                                         goto nopage;
2527                                 /*
2528                                  * The oom killer is not called for lowmem
2529                                  * allocations to prevent needlessly killing
2530                                  * innocent tasks.
2531                                  */
2532                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2533                                         goto nopage;
2534                         }
2535
2536                         goto restart;
2537                 }
2538         }
2539
2540         /* Check if we should retry the allocation */
2541         pages_reclaimed += did_some_progress;
2542         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2543                                                 pages_reclaimed)) {
2544                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2545                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2546                 goto rebalance;
2547         } else {
2548                 /*
2549                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2550                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2551                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2552                  */
2553                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2554                                         zonelist, high_zoneidx,
2555                                         nodemask,
2556                                         alloc_flags, preferred_zone,
2557                                         migratetype, sync_migration,
2558                                         &contended_compaction,
2559                                         &deferred_compaction,
2560                                         &did_some_progress);
2561                 if (page)
2562                         goto got_pg;
2563         }
2564
2565 nopage:
2566         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2567         return page;
2568 got_pg:
2569         if (kmemcheck_enabled)
2570                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2571
2572         return page;
2573 }
2574
2575 /*
2576  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2577  */
2578 struct page *
2579 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2580                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2581 {
2582         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2583         struct zone *preferred_zone;
2584         struct page *page = NULL;
2585         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2586         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2587         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2588
2589         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2590
2591         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2592
2593         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2594
2595         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2596                 return NULL;
2597
2598         /*
2599          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2600          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2601          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2602          */
2603         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2604                 return NULL;
2605
2606 retry_cpuset:
2607         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2608
2609         /* The preferred zone is used for statistics later */
2610         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2611                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2612                                 &preferred_zone);
2613         if (!preferred_zone)
2614                 goto out;
2615
2616 #ifdef CONFIG_CMA
2617         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2618                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2619 #endif
2620         /* First allocation attempt */
2621         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2622                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2623                         preferred_zone, migratetype);
2624         if (unlikely(!page))
2625                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2626                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2627                                 preferred_zone, migratetype);
2628
2629         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2630
2631 out:
2632         /*
2633          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2634          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2635          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2636          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2637          */
2638         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2639                 goto retry_cpuset;
2640
2641         return page;
2642 }
2643 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2644
2645 /*
2646  * Common helper functions.
2647  */
2648 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2649 {
2650         struct page *page;
2651
2652         /*
2653          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2654          * a highmem page
2655          */
2656         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2657
2658         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2659         if (!page)
2660                 return 0;
2661         return (unsigned long) page_address(page);
2662 }
2663 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2664
2665 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2666 {
2667         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2668 }
2669 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2670
2671 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2672 {
2673         if (put_page_testzero(page)) {
2674                 if (order == 0)
2675                         free_hot_cold_page(page, 0);
2676                 else
2677                         __free_pages_ok(page, order);
2678         }
2679 }
2680
2681 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2682
2683 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2684 {
2685         if (addr != 0) {
2686                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2687                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2688         }
2689 }
2690
2691 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2692
2693 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2694 {
2695         if (addr) {
2696                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2697                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2698
2699                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2700                 while (used < alloc_end) {
2701                         free_page(used);
2702                         used += PAGE_SIZE;
2703                 }
2704         }
2705         return (void *)addr;
2706 }
2707
2708 /**
2709  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2710  * @size: the number of bytes to allocate
2711  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2712  *
2713  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2714  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2715  * allocate memory in power-of-two pages.
2716  *
2717  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2718  *
2719  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2720  */
2721 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2722 {
2723         unsigned int order = get_order(size);
2724         unsigned long addr;
2725
2726         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2727         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2728 }
2729 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2730
2731 /**
2732  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2733  *                         pages on a node.
2734  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2735  * @size: the number of bytes to allocate
2736  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2737  *
2738  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2739  * back.
2740  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2741  * but is not exact.
2742  */
2743 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2744 {
2745         unsigned order = get_order(size);
2746         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2747         if (!p)
2748                 return NULL;
2749         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2750 }
2751 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2752
2753 /**
2754  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2755  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2756  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2757  *
2758  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2759  */
2760 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2761 {
2762         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2763         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2764
2765         while (addr < end) {
2766                 free_page(addr);
2767                 addr += PAGE_SIZE;
2768         }
2769 }
2770 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2771
2772 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2773 {
2774         struct zoneref *z;
2775         struct zone *zone;
2776
2777         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2778         unsigned int sum = 0;
2779
2780         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2781
2782         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2783                 unsigned long size = zone->present_pages;
2784                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2785                 if (size > high)
2786                         sum += size - high;
2787         }
2788
2789         return sum;
2790 }
2791
2792 /*
2793  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2794  */
2795 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2796 {
2797         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2798 }
2799 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2800
2801 /*
2802  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2803  */
2804 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2805 {
2806         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2807 }
2808
2809 static inline void show_node(struct zone *zone)
2810 {
2811         if (NUMA_BUILD)
2812                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2813 }
2814
2815 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2816 {
2817         val->totalram = totalram_pages;
2818         val->sharedram = 0;
2819         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2820         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2821         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2822         val->freehigh = nr_free_highpages();
2823         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2824 }
2825
2826 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2827
2828 #ifdef CONFIG_NUMA
2829 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2830 {
2831         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2832
2833         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2834         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2835 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2836         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2837         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2838                         NR_FREE_PAGES);
2839 #else
2840         val->totalhigh = 0;
2841         val->freehigh = 0;
2842 #endif
2843         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2844 }
2845 #endif
2846
2847 /*
2848  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2849  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2850  */
2851 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2852 {
2853         bool ret = false;
2854         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2855
2856         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2857                 goto out;
2858
2859         do {
2860                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2861                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2862         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2863 out:
2864         return ret;
2865 }
2866
2867 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2868
2869 /*
2870  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2871  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2872  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2873  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2874  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2875  */
2876 void show_free_areas(unsigned int filter)
2877 {
2878         int cpu;
2879         struct zone *zone;
2880
2881         for_each_populated_zone(zone) {
2882                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2883                         continue;
2884                 show_node(zone);
2885                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2886
2887                 for_each_online_cpu(cpu) {
2888                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2889
2890                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2891
2892                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2893                                cpu, pageset->pcp.high,
2894                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2895                 }
2896         }
2897
2898         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2899                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2900                 " unevictable:%lu"
2901                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2902                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2903                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2904                 " free_cma:%lu\n",
2905                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2906                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2907                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2908                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2909                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2910                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2911                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2912                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2913                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2914                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2915                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2916                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2917                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2918                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2919                 global_page_state(NR_SHMEM),
2920                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2921                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2922                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2923
2924         for_each_populated_zone(zone) {
2925                 int i;
2926
2927                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2928                         continue;
2929                 show_node(zone);
2930                 printk("%s"
2931                         " free:%lukB"
2932                         " min:%lukB"
2933                         " low:%lukB"
2934                         " high:%lukB"
2935                         " active_anon:%lukB"
2936                         " inactive_anon:%lukB"
2937                         " active_file:%lukB"
2938                         " inactive_file:%lukB"
2939                         " unevictable:%lukB"
2940                         " isolated(anon):%lukB"
2941                         " isolated(file):%lukB"
2942                         " present:%lukB"
2943                         " mlocked:%lukB"
2944                         " dirty:%lukB"
2945                         " writeback:%lukB"
2946                         " mapped:%lukB"
2947                         " shmem:%lukB"
2948                         " slab_reclaimable:%lukB"
2949                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2950                         " kernel_stack:%lukB"
2951                         " pagetables:%lukB"
2952                         " unstable:%lukB"
2953                         " bounce:%lukB"
2954                         " free_cma:%lukB"
2955                         " writeback_tmp:%lukB"
2956                         " pages_scanned:%lu"
2957                         " all_unreclaimable? %s"
2958                         "\n",
2959                         zone->name,
2960                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2961                         K(min_wmark_pages(zone)),
2962                         K(low_wmark_pages(zone)),
2963                         K(high_wmark_pages(zone)),
2964                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2965                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2966                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2967                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2968                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2969                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2970                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2971                         K(zone->present_pages),
2972                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2973                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2974                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2975                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2976                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2977                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2978                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2979                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2980                                 THREAD_SIZE / 1024,
2981                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2982                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2983                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2984                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
2985                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2986                         zone->pages_scanned,
2987                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2988                         );
2989                 printk("lowmem_reserve[]:");
2990                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2991                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2992                 printk("\n");
2993         }
2994
2995         for_each_populated_zone(zone) {
2996                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2997
2998                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2999                         continue;
3000                 show_node(zone);
3001                 printk("%s: ", zone->name);
3002
3003                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3004                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3005                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
3006                         total += nr[order] << order;
3007                 }
3008                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3009                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
3010                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3011                 printk("= %lukB\n", K(total));
3012         }
3013
3014         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3015
3016         show_swap_cache_info();
3017 }
3018
3019 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3020 {
3021         zoneref->zone = zone;
3022         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3023 }
3024
3025 /*
3026  * Builds allocation fallback zone lists.
3027  *
3028  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3029  */
3030 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3031                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3032 {
3033         struct zone *zone;
3034
3035         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3036         zone_type++;
3037
3038         do {
3039                 zone_type--;
3040                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3041                 if (populated_zone(zone)) {
3042                         zoneref_set_zone(zone,
3043                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3044                         check_highest_zone(zone_type);
3045                 }
3046
3047         } while (zone_type);
3048         return nr_zones;
3049 }
3050
3051
3052 /*
3053  *  zonelist_order:
3054  *  0 = automatic detection of better ordering.
3055  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3056  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3057  *
3058  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3059  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3060  */
3061 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3062 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3063 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3064
3065 /* zonelist order in the kernel.
3066  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3067  */
3068 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3069 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3070
3071
3072 #ifdef CONFIG_NUMA
3073 /* The value user specified ....changed by config */
3074 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3075 /* string for sysctl */
3076 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3077 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3078
3079 /*
3080  * interface for configure zonelist ordering.
3081  * command line option "numa_zonelist_order"
3082  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3083  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3084  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3085  */
3086
3087 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3088 {
3089         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3090                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3091         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3092                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3093         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3094                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3095         } else {
3096                 printk(KERN_WARNING
3097                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3098                         "%s\n", s);
3099                 return -EINVAL;
3100         }
3101         return 0;
3102 }
3103
3104 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3105 {
3106         int ret;
3107
3108         if (!s)
3109                 return 0;
3110
3111         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3112         if (ret == 0)
3113                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3114
3115         return ret;
3116 }
3117 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3118
3119 /*
3120  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3121  */
3122 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3123                 void __user *buffer, size_t *length,
3124                 loff_t *ppos)
3125 {
3126         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3127         int ret;
3128         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3129
3130         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3131         if (write)
3132                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3133         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3134         if (ret)
3135                 goto out;
3136         if (write) {
3137                 int oldval = user_zonelist_order;
3138                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3139                         /*
3140                          * bogus value.  restore saved string
3141                          */
3142                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3143                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3144                         user_zonelist_order = oldval;
3145                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3146                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3147                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3148                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3149                 }
3150         }
3151 out:
3152         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3153         return ret;
3154 }
3155
3156
3157 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3158 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3159
3160 /**
3161  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3162  * @node: node whose fallback list we're appending
3163  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3164  *
3165  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3166  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3167  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3168  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3169  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3170  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3171  * on them otherwise.
3172  * It returns -1 if no node is found.
3173  */
3174 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3175 {
3176         int n, val;
3177         int min_val = INT_MAX;
3178         int best_node = -1;
3179         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3180
3181         /* Use the local node if we haven't already */
3182         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3183                 node_set(node, *used_node_mask);
3184                 return node;
3185         }
3186
3187         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3188
3189                 /* Don't want a node to appear more than once */
3190                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3191                         continue;
3192
3193                 /* Use the distance array to find the distance */
3194                 val = node_distance(node, n);
3195
3196                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3197                 val += (n < node);
3198
3199                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3200                 tmp = cpumask_of_node(n);
3201                 if (!cpumask_empty(tmp))
3202                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3203
3204                 /* Slight preference for less loaded node */
3205                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3206                 val += node_load[n];
3207
3208                 if (val < min_val) {
3209                         min_val = val;
3210                         best_node = n;
3211                 }
3212         }
3213
3214         if (best_node >= 0)
3215                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3216
3217         return best_node;
3218 }
3219
3220
3221 /*
3222  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3223  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3224  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3225  */
3226 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3227 {
3228         int j;
3229         struct zonelist *zonelist;
3230
3231         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3232         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3233                 ;
3234         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3235                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3236         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3237         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3238 }
3239
3240 /*
3241  * Build gfp_thisnode zonelists
3242  */
3243 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3244 {
3245         int j;
3246         struct zonelist *zonelist;
3247
3248         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3249         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3250         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3251         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3252 }
3253
3254 /*
3255  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3256  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3257  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3258  * may still exist in local DMA zone.
3259  */
3260 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3261
3262 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3263 {
3264         int pos, j, node;
3265         int zone_type;          /* needs to be signed */
3266         struct zone *z;
3267         struct zonelist *zonelist;
3268
3269         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3270         pos = 0;
3271         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3272                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3273                         node = node_order[j];
3274                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3275                         if (populated_zone(z)) {
3276                                 zoneref_set_zone(z,
3277                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3278                                 check_highest_zone(zone_type);
3279                         }
3280                 }
3281         }
3282         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3283         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3284 }
3285
3286 static int default_zonelist_order(void)
3287 {
3288         int nid, zone_type;
3289         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3290         struct zone *z;
3291         int average_size;
3292         /*
3293          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3294          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3295          * into OOM very easily.
3296          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3297          */
3298         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3299         low_kmem_size = 0;
3300         total_size = 0;
3301         for_each_online_node(nid) {
3302                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3303                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3304                         if (populated_zone(z)) {
3305                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3306                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3307                                 total_size += z->present_pages;
3308                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3309                                 /*
3310                                  * If any node has only lowmem, then node order
3311                                  * is preferred to allow kernel allocations
3312                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3313                                  * on other nodes when there is an abundance of
3314                                  * lowmem available to allocate from.
3315                                  */
3316                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3317                         }
3318                 }
3319         }
3320         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3321             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3322                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3323         /*
3324          * look into each node's config.
3325          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3326          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3327          */
3328         average_size = total_size /
3329                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3330         for_each_online_node(nid) {
3331                 low_kmem_size = 0;
3332                 total_size = 0;
3333                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3334                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3335                         if (populated_zone(z)) {
3336                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3337                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3338                                 total_size += z->present_pages;
3339                         }
3340                 }
3341                 if (low_kmem_size &&
3342                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3343                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3344                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3345         }
3346         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3347 }
3348
3349 static void set_zonelist_order(void)
3350 {
3351         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3352                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3353         else
3354                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3355 }
3356
3357 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3358 {
3359         int j, node, load;
3360         enum zone_type i;
3361         nodemask_t used_mask;
3362         int local_node, prev_node;
3363         struct zonelist *zonelist;
3364         int order = current_zonelist_order;
3365
3366         /* initialize zonelists */
3367         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3368                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3369                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3370                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3371         }
3372
3373         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3374         local_node = pgdat->node_id;
3375         load = nr_online_nodes;
3376         prev_node = local_node;
3377         nodes_clear(used_mask);
3378
3379         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3380         j = 0;
3381
3382         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3383                 int distance = node_distance(local_node, node);
3384
3385                 /*
3386                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3387                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3388                  */
3389                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3390                         zone_reclaim_mode = 1;
3391
3392                 /*
3393                  * We don't want to pressure a particular node.
3394                  * So adding penalty to the first node in same
3395                  * distance group to make it round-robin.
3396                  */
3397                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3398                         node_load[node] = load;
3399
3400                 prev_node = node;
3401                 load--;
3402                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3403                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3404                 else
3405                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3406         }
3407
3408         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3409                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3410                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3411         }
3412
3413         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3414 }
3415
3416 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3417 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3418 {
3419         struct zonelist *zonelist;
3420         struct zonelist_cache *zlc;
3421         struct zoneref *z;
3422
3423         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3424         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3425         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3426         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3427                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3428 }
3429
3430 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3431 /*
3432  * Return node id of node used for "local" allocations.
3433  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3434  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3435  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3436  */
3437 int local_memory_node(int node)
3438 {
3439         struct zone *zone;
3440
3441         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3442                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3443                                    NULL,
3444                                    &zone);
3445         return zone->node;
3446 }
3447 #endif
3448
3449 #else   /* CONFIG_NUMA */
3450
3451 static void set_zonelist_order(void)
3452 {
3453         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3454 }
3455
3456 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3457 {
3458         int node, local_node;
3459         enum zone_type j;
3460         struct zonelist *zonelist;
3461
3462         local_node = pgdat->node_id;
3463
3464         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3465         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3466
3467         /*
3468          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3469          * of all the other nodes.
3470          * We don't want to pressure a particular node, so when
3471          * building the zones for node N, we make sure that the
3472          * zones coming right after the local ones are those from
3473          * node N+1 (modulo N)
3474          */
3475         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3476                 if (!node_online(node))
3477                         continue;
3478                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3479                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3480         }
3481         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3482                 if (!node_online(node))
3483                         continue;
3484                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3485                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3486         }
3487
3488         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3489         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3490 }
3491
3492 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3493 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3494 {
3495         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3496 }
3497
3498 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3499
3500 /*
3501  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3502  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3503  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3504  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3505  * with interrupts disabled.
3506  *
3507  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3508  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3509  * hotplugged processors.
3510  *
3511  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3512  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3513  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3514  */
3515 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3516 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3517 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3518
3519 /*
3520  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3521  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3522  */
3523 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3524
3525 /* return values int ....just for stop_machine() */
3526 static int __build_all_zonelists(void *data)
3527 {
3528         int nid;
3529         int cpu;
3530         pg_data_t *self = data;
3531
3532 #ifdef CONFIG_NUMA
3533         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3534 #endif
3535
3536         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3537                 build_zonelists(self);
3538                 build_zonelist_cache(self);
3539         }
3540
3541         for_each_online_node(nid) {
3542                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3543
3544                 build_zonelists(pgdat);
3545                 build_zonelist_cache(pgdat);
3546         }
3547
3548         /*
3549          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3550          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3551          * each zone will be allocated later when the per cpu
3552          * allocator is available.
3553          *
3554          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3555          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3556          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3557          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3558          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3559          * (a chicken-egg dilemma).
3560          */
3561         for_each_possible_cpu(cpu) {
3562                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3563
3564 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3565                 /*
3566                  * We now know the "local memory node" for each node--
3567                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3568                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3569                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3570                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3571                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3572                  */
3573                 if (cpu_online(cpu))
3574                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3575 #endif
3576         }
3577
3578         return 0;
3579 }
3580
3581 /*
3582  * Called with zonelists_mutex held always
3583  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3584  */
3585 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3586 {
3587         set_zonelist_order();
3588
3589         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3590                 __build_all_zonelists(NULL);
3591                 mminit_verify_zonelist();
3592                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3593         } else {
3594                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3595                    of zonelist */
3596 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3597                 if (zone)
3598                         setup_zone_pageset(zone);
3599 #endif
3600                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3601                 /* cpuset refresh routine should be here */
3602         }
3603         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3604         /*
3605          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3606          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3607          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3608          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3609          * disabled and enable it later
3610          */
3611         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3612                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3613         else
3614                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3615
3616         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3617                 "Total pages: %ld\n",
3618                         nr_online_nodes,
3619                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3620                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3621                         vm_total_pages);
3622 #ifdef CONFIG_NUMA
3623         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3624 #endif
3625 }
3626
3627 /*
3628  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3629  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3630  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3631  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3632  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3633  * conservative, even though it seems large.
3634  *
3635  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3636  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3637  */
3638 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3639
3640 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3641 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3642 {
3643         unsigned long size = 1;
3644
3645         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3646
3647         while (size < pages)
3648                 size <<= 1;
3649
3650         /*
3651          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3652          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3653          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3654          */
3655         size = min(size, 4096UL);
3656
3657         return max(size, 4UL);
3658 }
3659 #else
3660 /*
3661  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3662  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3663  *
3664  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3665  *
3666  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3667  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3668  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3669  *
3670  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3671  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3672  *
3673  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3674  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3675  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3676  */
3677 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3678 {
3679         return 4096UL;
3680 }
3681 #endif
3682
3683 /*
3684  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3685  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3686  * hash function before the remainder is taken.
3687  */
3688 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3689 {
3690         return ffz(~size);
3691 }
3692
3693 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3694
3695 /*
3696  * Check if a pageblock contains reserved pages
3697  */
3698 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3699 {
3700         unsigned long pfn;
3701
3702         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3703                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3704                         return 1;
3705         }
3706         return 0;
3707 }
3708
3709 /*
3710  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3711  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3712  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3713  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3714  * blocks as reclaim kicks in
3715  */
3716 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3717 {
3718         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3719         struct page *page;
3720         unsigned long block_migratetype;
3721         int reserve;
3722
3723         /*
3724          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3725          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3726          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3727          * the block.
3728          */
3729         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3730         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3731         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3732         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3733                                                         pageblock_order;
3734
3735         /*
3736          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3737          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3738          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3739          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3740          * future allocation of hugepages at runtime.
3741          */
3742         reserve = min(2, reserve);
3743
3744         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3745                 if (!pfn_valid(pfn))
3746                         continue;
3747                 page = pfn_to_page(pfn);
3748
3749                 /* Watch out for overlapping nodes */
3750                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3751                         continue;
3752
3753                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3754
3755                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3756                 if (reserve > 0) {
3757                         /*
3758                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3759                          * them.
3760                          */
3761                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3762                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3763                                 continue;
3764
3765                         /* If this block is reserved, account for it */
3766                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3767                                 reserve--;
3768                                 continue;
3769                         }
3770
3771                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3772                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3773                                 set_pageblock_migratetype(page,
3774                                                         MIGRATE_RESERVE);
3775                                 move_freepages_block(zone, page,
3776                                                         MIGRATE_RESERVE);
3777                                 reserve--;
3778                                 continue;
3779                         }
3780                 }
3781
3782                 /*
3783                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3784                  * take it back
3785                  */
3786                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3787                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3788                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3789                 }
3790         }
3791 }
3792
3793 /*
3794  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3795  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3796  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3797  */
3798 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3799                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3800 {
3801         struct page *page;
3802         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3803         unsigned long pfn;
3804         struct zone *z;
3805
3806         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3807                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3808
3809         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3810         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3811                 /*
3812                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3813                  * handed to this function.  They do not
3814                  * exist on hotplugged memory.
3815                  */
3816                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3817                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3818                                 continue;
3819                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3820                                 continue;
3821                 }
3822                 page = pfn_to_page(pfn);
3823                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3824                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3825                 init_page_count(page);
3826                 reset_page_mapcount(page);
3827                 SetPageReserved(page);
3828                 /*
3829                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3830                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3831                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3832                  * the address space during boot when many long-lived
3833                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3834                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3835                  * setup_zone_migrate_reserve()
3836                  *
3837                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3838                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3839                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3840                  * pfn out of zone.
3841                  */
3842                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3843                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3844                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3845                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3846
3847                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3848 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3849                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3850                 if (!is_highmem_idx(zone))
3851                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3852 #endif
3853         }
3854 }
3855
3856 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3857 {
3858         int order, t;
3859         for_each_migratetype_order(order, t) {
3860                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3861                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3862         }
3863 }
3864
3865 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3866 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3867         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3868 #endif
3869
3870 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3871 {
3872 #ifdef CONFIG_MMU
3873         int batch;
3874
3875         /*
3876          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3877          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3878          *
3879          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3880          */
3881         batch = zone->present_pages / 1024;
3882         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3883                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3884         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3885         if (batch < 1)
3886                 batch = 1;
3887
3888         /*
3889          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3890          * of 2 value was found to be more likely to have
3891          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3892          *
3893          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3894          * batches of pages, one task can end up with a lot
3895          * of pages of one half of the possible page colors
3896          * and the other with pages of the other colors.
3897          */
3898         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3899
3900         return batch;
3901
3902 #else
3903         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3904          * conditions.
3905          *
3906          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3907          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3908          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3909          *
3910          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3911          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3912          * can be a significant delay between the individual batches being
3913          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3914          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3915          */
3916         return 0;
3917 #endif
3918 }
3919
3920 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3921 {
3922         struct per_cpu_pages *pcp;
3923         int migratetype;
3924
3925         memset(p, 0, sizeof(*p));
3926
3927         pcp = &p->pcp;
3928         pcp->count = 0;
3929         pcp->high = 6 * batch;
3930         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3931         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3932                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3933 }
3934
3935 /*
3936  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3937  * to the value high for the pageset p.
3938  */
3939
3940 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3941                                 unsigned long high)
3942 {
3943         struct per_cpu_pages *pcp;
3944
3945         pcp = &p->pcp;
3946         pcp->high = high;
3947         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3948         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3949                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3950 }
3951
3952 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3953 {
3954         int cpu;
3955
3956         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3957
3958         for_each_possible_cpu(cpu) {
3959                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3960
3961                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3962
3963                 if (percpu_pagelist_fraction)
3964                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3965                                 (zone->present_pages /
3966                                         percpu_pagelist_fraction));
3967         }
3968 }
3969
3970 /*
3971  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3972  * Before this call only boot pagesets were available.
3973  */
3974 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3975 {
3976         struct zone *zone;
3977
3978         for_each_populated_zone(zone)
3979                 setup_zone_pageset(zone);
3980 }
3981
3982 static noinline __init_refok
3983 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3984 {
3985         int i;
3986         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3987         size_t alloc_size;
3988
3989         /*
3990          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3991          * per zone.
3992          */
3993         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3994                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3995         zone->wait_table_bits =
3996                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3997         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3998                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3999
4000         if (!slab_is_available()) {
4001                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4002                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4003         } else {
4004                 /*
4005                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4006                  * via memory hot-add.
4007                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4008                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4009                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4010                  * node itself as well.
4011                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4012                  * necessary.
4013                  */
4014                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4015         }
4016         if (!zone->wait_table)
4017                 return -ENOMEM;
4018
4019         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4020                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4021
4022         return 0;
4023 }
4024
4025 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4026 {
4027         /*
4028          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4029          * relies on the ability of the linker to provide the
4030          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4031          */
4032         zone->pageset = &boot_pageset;
4033
4034         if (zone->present_pages)
4035                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4036                         zone->name, zone->present_pages,
4037                                          zone_batchsize(zone));
4038 }
4039
4040 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4041                                         unsigned long zone_start_pfn,
4042                                         unsigned long size,
4043                                         enum memmap_context context)
4044 {
4045         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4046         int ret;
4047         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4048         if (ret)
4049                 return ret;
4050         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4051
4052         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4053
4054         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4055                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4056                         pgdat->node_id,
4057                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4058                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4059
4060         zone_init_free_lists(zone);
4061
4062         return 0;
4063 }
4064
4065 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4066 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4067 /*
4068  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4069  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4070  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4071  * alternative
4072  */
4073 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4074 {
4075         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4076         int i, nid;
4077
4078         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4079                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4080                         return nid;
4081         /* This is a memory hole */
4082         return -1;
4083 }
4084 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4085
4086 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4087 {
4088         int nid;
4089
4090         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4091         if (nid >= 0)
4092                 return nid;
4093         /* just returns 0 */
4094         return 0;
4095 }
4096
4097 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4098 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4099 {
4100         int nid;
4101
4102         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4103         if (nid >= 0 && nid != node)
4104                 return false;
4105         return true;
4106 }
4107 #endif
4108
4109 /**
4110  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4111  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4112  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4113  *
4114  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4115  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4116  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4117  */
4118 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4119 {
4120         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4121         int i, this_nid;
4122
4123         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4124                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4125                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4126
4127                 if (start_pfn < end_pfn)
4128                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4129                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4130                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4131         }
4132 }
4133
4134 /**
4135  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4136  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4137  *
4138  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4139  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4140  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4141  */
4142 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4143 {
4144         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4145         int i, this_nid;
4146
4147         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4148                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4149 }
4150
4151 /**
4152  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4153  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4154  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4155  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4156  *
4157  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4158  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4159  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4160  * PFNs will be 0.
4161  */
4162 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4163                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4164 {
4165         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4166         int i;
4167
4168         *start_pfn = -1UL;
4169         *end_pfn = 0;
4170
4171         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4172                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4173                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4174         }
4175
4176         if (*start_pfn == -1UL)
4177                 *start_pfn = 0;
4178 }
4179
4180 /*
4181  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4182  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4183  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4184  */
4185 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4186 {
4187         int zone_index;
4188         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4189                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4190                         continue;
4191
4192                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4193                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4194                         break;
4195         }
4196
4197         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4198         movable_zone = zone_index;
4199 }
4200
4201 /*
4202  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4203  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4204  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4205  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4206  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4207  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4208  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4209  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4210  */
4211 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4212                                         unsigned long zone_type,
4213                                         unsigned long node_start_pfn,
4214                                         unsigned long node_end_pfn,
4215                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4216                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4217 {
4218         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4219         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4220                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4221                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4222                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4223                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4224                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4225
4226                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4227                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4228                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4229                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4230
4231                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4232                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4233                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4234         }
4235 }
4236
4237 /*
4238  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4239  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4240  */
4241 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4242                                         unsigned long zone_type,
4243                                         unsigned long *ignored)
4244 {
4245         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4246         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4247
4248         /* Get the start and end of the node and zone */
4249         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4250         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4251         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4252         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4253                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4254                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4255
4256         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4257         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4258                 return 0;
4259
4260         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4261         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4262         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4263
4264         /* Return the spanned pages */
4265         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4266 }
4267
4268 /*
4269  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4270  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4271  */
4272 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4273                                 unsigned long range_start_pfn,
4274                                 unsigned long range_end_pfn)
4275 {
4276         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4277         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4278         int i;
4279
4280         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4281                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4282                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4283                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4284         }
4285         return nr_absent;
4286 }
4287
4288 /**
4289  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4290  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4291  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4292  *
4293  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4294  */
4295 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4296                                                         unsigned long end_pfn)
4297 {
4298         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4299 }
4300
4301 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4302 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4303                                         unsigned long zone_type,
4304                                         unsigned long *ignored)
4305 {
4306         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4307         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4308         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4309         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4310
4311         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4312         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4313         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4314
4315         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4316                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4317                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4318         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4319 }
4320
4321 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4322 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4323                                         unsigned long zone_type,
4324                                         unsigned long *zones_size)
4325 {
4326         return zones_size[zone_type];
4327 }
4328
4329 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4330                                                 unsigned long zone_type,
4331                                                 unsigned long *zholes_size)
4332 {
4333         if (!zholes_size)
4334                 return 0;
4335
4336         return zholes_size[zone_type];
4337 }
4338
4339 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4340
4341 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4342                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4343 {
4344         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4345         enum zone_type i;
4346
4347         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4348                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4349                                                                 zones_size);
4350         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4351
4352         realtotalpages = totalpages;
4353         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4354                 realtotalpages -=
4355                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4356                                                                 zholes_size);
4357         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4358         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4359                                                         realtotalpages);
4360 }
4361
4362 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4363 /*
4364  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4365  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4366  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4367  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4368  * bytes.
4369  */
4370 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4371 {
4372         unsigned long usemapsize;
4373
4374         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4375         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4376         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4377         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4378
4379         return usemapsize / 8;
4380 }
4381
4382 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4383                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4384 {
4385         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4386         zone->pageblock_flags = NULL;
4387         if (usemapsize)
4388                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4389                                                                    usemapsize);
4390 }
4391 #else
4392 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4393                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4394 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4395
4396 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4397
4398 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4399 void __init set_pageblock_order(void)
4400 {
4401         unsigned int order;
4402
4403         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4404         if (pageblock_order)
4405                 return;
4406
4407         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4408                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4409         else
4410                 order = MAX_ORDER - 1;
4411
4412         /*
4413          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4414          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4415          * powerpc.
4416          */
4417         pageblock_order = order;
4418 }
4419 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4420
4421 /*
4422  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4423  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4424  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4425  * the kernel config
4426  */
4427 void __init set_pageblock_order(void)
4428 {
4429 }
4430
4431 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4432
4433 /*
4434  * Set up the zone data structures:
4435  *   - mark all pages reserved
4436  *   - mark all memory queues empty
4437  *   - clear the memory bitmaps
4438  *
4439  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4440  */
4441 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4442                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4443 {
4444         enum zone_type j;
4445         int nid = pgdat->node_id;
4446         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4447         int ret;
4448
4449         pgdat_resize_init(pgdat);
4450         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4451         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4452         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4453
4454         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4455                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4456                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4457
4458                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4459                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4460                                                                 zholes_size);
4461
4462                 /*
4463                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4464                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4465                  * and per-cpu initialisations
4466                  */
4467                 memmap_pages =
4468                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4469                 if (realsize >= memmap_pages) {
4470                         realsize -= memmap_pages;
4471                         if (memmap_pages)
4472                                 printk(KERN_DEBUG
4473                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4474                                        zone_names[j], memmap_pages);
4475                 } else
4476                         printk(KERN_WARNING
4477                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4478                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4479
4480                 /* Account for reserved pages */
4481                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4482                         realsize -= dma_reserve;
4483                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4484                                         zone_names[0], dma_reserve);
4485                 }
4486
4487                 if (!is_highmem_idx(j))
4488                         nr_kernel_pages += realsize;
4489                 nr_all_pages += realsize;
4490
4491                 zone->spanned_pages = size;
4492                 zone->present_pages = realsize;
4493 #if defined CONFIG_COMPACTION || defined CONFIG_CMA
4494                 zone->compact_cached_free_pfn = zone->zone_start_pfn +
4495                                                 zone->spanned_pages;
4496                 zone->compact_cached_free_pfn &= ~(pageblock_nr_pages-1);
4497 #endif
4498 #ifdef CONFIG_NUMA
4499                 zone->node = nid;
4500                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4501                                                 / 100;
4502                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4503 #endif
4504                 zone->name = zone_names[j];
4505                 spin_lock_init(&zone->lock);
4506                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4507                 zone_seqlock_init(zone);
4508                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4509
4510                 zone_pcp_init(zone);
4511                 lruvec_init(&zone->lruvec, zone);
4512                 if (!size)
4513                         continue;
4514
4515                 set_pageblock_order();
4516                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4517                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4518                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4519                 BUG_ON(ret);
4520                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4521                 zone_start_pfn += size;
4522         }
4523 }
4524
4525 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4526 {
4527         /* Skip empty nodes */
4528         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4529                 return;
4530
4531 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4532         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4533         if (!pgdat->node_mem_map) {
4534                 unsigned long size, start, end;
4535                 struct page *map;
4536
4537                 /*
4538                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4539                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4540                  * for the buddy allocator to function correctly.
4541                  */
4542                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4543                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4544                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4545                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4546                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4547                 if (!map)
4548                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4549                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4550         }
4551 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4552         /*
4553          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4554          */
4555         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4556                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4557 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4558                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4559                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4560 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4561         }
4562 #endif
4563 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4564 }
4565
4566 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4567                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4568 {
4569         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4570
4571         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4572         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4573
4574         pgdat->node_id = nid;
4575         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4576         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4577
4578         alloc_node_mem_map(pgdat);
4579 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4580         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4581                 nid, (unsigned long)pgdat,
4582                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4583 #endif
4584
4585         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4586 }
4587
4588 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4589
4590 #if MAX_NUMNODES > 1
4591 /*
4592  * Figure out the number of possible node ids.
4593  */
4594 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4595 {
4596         unsigned int node;
4597         unsigned int highest = 0;
4598
4599         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4600                 highest = node;
4601         nr_node_ids = highest + 1;
4602 }
4603 #else
4604 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4605 {
4606 }
4607 #endif
4608
4609 /**
4610  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4611  *
4612  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4613  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4614  * all the nodes.
4615  *
4616  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4617  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4618  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4619  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4620  *
4621  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4622  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4623  * populated node map.
4624  *
4625  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4626  * requirement (single node).
4627  */
4628 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4629 {
4630         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4631         unsigned long start, end, mask;
4632         int last_nid = -1;
4633         int i, nid;
4634
4635         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4636                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4637                         last_nid = nid;
4638                         last_end = end;
4639                         continue;
4640                 }
4641
4642                 /*
4643                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4644                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4645                  * too coarse to separate the current node from the last.
4646                  */
4647                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4648                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4649                         mask <<= 1;
4650
4651                 /* accumulate all internode masks */
4652                 accl_mask |= mask;
4653         }
4654
4655         /* convert mask to number of pages */
4656         return ~accl_mask + 1;
4657 }
4658
4659 /* Find the lowest pfn for a node */
4660 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4661 {
4662         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4663         unsigned long start_pfn;
4664         int i;
4665
4666         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4667                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4668
4669         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4670                 printk(KERN_WARNING
4671                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4672                 return 0;
4673         }
4674
4675         return min_pfn;
4676 }
4677
4678 /**
4679  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4680  *
4681  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4682  * add_active_range().
4683  */
4684 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4685 {
4686         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4687 }
4688
4689 /*
4690  * early_calculate_totalpages()
4691  * Sum pages in active regions for movable zone.
4692  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4693  */
4694 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4695 {
4696         unsigned long totalpages = 0;
4697         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4698         int i, nid;
4699
4700         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4701                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4702
4703                 totalpages += pages;
4704                 if (pages)
4705                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4706         }
4707         return totalpages;
4708 }
4709
4710 /*
4711  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4712  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4713  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4714  * others
4715  */
4716 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4717 {
4718         int i, nid;
4719         unsigned long usable_startpfn;
4720         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4721         /* save the state before borrow the nodemask */
4722         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4723         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4724         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4725
4726         /*
4727          * If movablecore was specified, calculate what size of
4728          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4729          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4730          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4731          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4732          * what movablecore would have allowed.
4733          */
4734         if (required_movablecore) {
4735                 unsigned long corepages;
4736
4737                 /*
4738                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4739                  * was requested by the user
4740                  */
4741                 required_movablecore =
4742                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4743                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4744
4745                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4746         }
4747
4748         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4749         if (!required_kernelcore)
4750                 goto out;
4751
4752         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4753         find_usable_zone_for_movable();
4754         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4755
4756 restart:
4757         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4758         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4759         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4760                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4761
4762                 /*
4763                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4764                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4765                  * amount of memory for the kernel
4766                  */
4767                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4768                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4769
4770                 /*
4771                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4772                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4773                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4774                  */
4775                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4776
4777                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4778                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4779                         unsigned long size_pages;
4780
4781                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4782                         if (start_pfn >= end_pfn)
4783                                 continue;
4784
4785                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4786                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4787                                 unsigned long kernel_pages;
4788                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4789                                                                 - start_pfn;
4790
4791                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4792                                                         kernelcore_remaining);
4793                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4794                                                         required_kernelcore);
4795
4796                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4797                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4798
4799                                         /*
4800                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4801                                          * that if we have to rebalance
4802                                          * kernelcore across nodes, we will
4803                                          * not double account here
4804                                          */
4805                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4806                                         continue;
4807                                 }
4808                                 start_pfn = usable_startpfn;
4809                         }
4810
4811                         /*
4812                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4813                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4814                          * number of pages used as kernelcore
4815                          */
4816                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4817                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4818                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4819                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4820
4821                         /*
4822                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4823                          * break if the kernelcore for this node has been
4824                          * satisified
4825                          */
4826                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4827                                                                 size_pages);
4828                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4829                         if (!kernelcore_remaining)
4830                                 break;
4831                 }
4832         }
4833
4834         /*
4835          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4836          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4837          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4838          * satisified
4839          */
4840         usable_nodes--;
4841         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4842                 goto restart;
4843
4844         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4845         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4846                 zone_movable_pfn[nid] =
4847                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4848
4849 out:
4850         /* restore the node_state */
4851         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4852 }
4853
4854 /* Any regular memory on that node ? */
4855 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4856 {
4857 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4858         enum zone_type zone_type;
4859
4860         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4861                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4862                 if (zone->present_pages) {
4863                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4864                         break;
4865                 }
4866         }
4867 #endif
4868 }
4869
4870 /**
4871  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4872  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4873  *
4874  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4875  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4876  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4877  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4878  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4879  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4880  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4881  * at arch_max_dma_pfn.
4882  */
4883 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4884 {
4885         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4886         int i, nid;
4887
4888         /* Record where the zone boundaries are */
4889         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4890                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4891         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4892                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4893         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4894         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4895         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4896                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4897                         continue;
4898                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4899                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4900                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4901                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4902         }
4903         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4904         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4905
4906         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4907         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4908         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4909
4910         /* Print out the zone ranges */
4911         printk("Zone ranges:\n");
4912         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4913                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4914                         continue;
4915                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4916                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4917                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4918                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4919                 else
4920                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4921                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4922                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4923                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4924         }
4925
4926         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4927         printk("Movable zone start for each node\n");
4928         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4929                 if (zone_movable_pfn[i])
4930                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4931                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4932         }
4933
4934         /* Print out the early node map */
4935         printk("Early memory node ranges\n");
4936         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4937                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4938                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4939
4940         /* Initialise every node */
4941         mminit_verify_pageflags_layout();
4942         setup_nr_node_ids();
4943         for_each_online_node(nid) {
4944                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4945                 free_area_init_node(nid, NULL,
4946                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4947
4948                 /* Any memory on that node */
4949                 if (pgdat->node_present_pages)
4950                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4951                 check_for_regular_memory(pgdat);
4952         }
4953 }
4954
4955 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4956 {
4957         unsigned long long coremem;
4958         if (!p)
4959                 return -EINVAL;
4960
4961         coremem = memparse(p, &p);
4962         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4963
4964         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4965         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4966
4967         return 0;
4968 }
4969
4970 /*
4971  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4972  * cannot be reclaimed or migrated.
4973  */
4974 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4975 {
4976         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4977 }
4978
4979 /*
4980  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4981  * can be reclaimed or migrated.
4982  */
4983 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4984 {
4985         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4986 }
4987
4988 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4989 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4990
4991 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4992
4993 /**
4994  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4995  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4996  *
4997  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4998  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4999  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5000  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5001  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5002  * smaller per-cpu batchsize.
5003  */
5004 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5005 {
5006         dma_reserve = new_dma_reserve;
5007 }
5008
5009 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5010 {
5011         free_area_init_node(0, zones_size,
5012                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5013 }
5014
5015 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5016                                  unsigned long action, void *hcpu)
5017 {
5018         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5019
5020         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5021                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5022                 drain_pages(cpu);
5023
5024                 /*
5025                  * Spill the event counters of the dead processor
5026                  * into the current processors event counters.
5027                  * This artificially elevates the count of the current
5028                  * processor.
5029                  */
5030                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5031
5032                 /*
5033                  * Zero the differential counters of the dead processor
5034                  * so that the vm statistics are consistent.
5035                  *
5036                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5037                  * race with what we are doing.
5038                  */
5039                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5040         }
5041         return NOTIFY_OK;
5042 }
5043
5044 void __init page_alloc_init(void)
5045 {
5046         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5047 }
5048
5049 /*
5050  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5051  *      or min_free_kbytes changes.
5052  */
5053 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5054 {
5055         struct pglist_data *pgdat;
5056         unsigned long reserve_pages = 0;
5057         enum zone_type i, j;
5058
5059         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5060                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5061                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5062                         unsigned long max = 0;
5063
5064                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5065                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5066                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5067                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5068                         }
5069
5070                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5071                         max += high_wmark_pages(zone);
5072
5073                         if (max > zone->present_pages)
5074                                 max = zone->present_pages;
5075                         reserve_pages += max;
5076                         /*
5077                          * Lowmem reserves are not available to
5078                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5079                          * kswapd tries to balance zones to their high
5080                          * watermark.  As a result, neither should be
5081                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5082                          * situation where reclaim has to clean pages
5083                          * in order to balance the zones.
5084                          */
5085                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5086                 }
5087         }
5088         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5089         totalreserve_pages = reserve_pages;
5090 }
5091
5092 /*
5093  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5094  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5095  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5096  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5097  */
5098 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5099 {
5100         struct pglist_data *pgdat;
5101         enum zone_type j, idx;
5102
5103         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5104                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5105                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5106                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5107
5108                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5109
5110                         idx = j;
5111                         while (idx) {
5112                                 struct zone *lower_zone;
5113
5114                                 idx--;
5115
5116                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5117                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5118
5119                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5120                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5121                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5122                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5123                         }
5124                 }
5125         }
5126
5127         /* update totalreserve_pages */
5128         calculate_totalreserve_pages();
5129 }
5130
5131 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5132 {
5133         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5134         unsigned long lowmem_pages = 0;
5135         struct zone *zone;
5136         unsigned long flags;
5137
5138         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5139         for_each_zone(zone) {
5140                 if (!is_highmem(zone))
5141                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5142         }
5143
5144         for_each_zone(zone) {
5145                 u64 tmp;
5146
5147                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5148                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5149                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5150                 if (is_highmem(zone)) {
5151                         /*
5152                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5153                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5154                          * value here.
5155                          *
5156                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5157                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5158                          * not be capped for highmem.
5159                          */
5160                         int min_pages;
5161
5162                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5163                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5164                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5165                         if (min_pages > 128)
5166                                 min_pages = 128;
5167                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5168                 } else {
5169                         /*
5170                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5171                          * proportionate to the zone's size.
5172                          */
5173                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5174                 }
5175
5176                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5177                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5178
5179                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5180                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5181                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5182
5183                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5184                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5185         }
5186
5187         /* update totalreserve_pages */
5188         calculate_totalreserve_pages();
5189 }
5190
5191 /**
5192  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5193  * or when memory is hot-{added|removed}
5194  *
5195  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5196  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5197  */
5198 void setup_per_zone_wmarks(void)
5199 {
5200         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5201         __setup_per_zone_wmarks();
5202         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5203 }
5204
5205 /*
5206  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5207  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5208  * to be referenced again before it is swapped out.
5209  *
5210  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5211  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5212  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5213  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5214  *
5215  * total     target    max
5216  * memory    ratio     inactive anon
5217  * -------------------------------------
5218  *   10MB       1         5MB
5219  *  100MB       1        50MB
5220  *    1GB       3       250MB
5221  *   10GB      10       0.9GB
5222  *  100GB      31         3GB
5223  *    1TB     101        10GB
5224  *   10TB     320        32GB
5225  */
5226 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5227 {
5228         unsigned int gb, ratio;
5229
5230         /* Zone size in gigabytes */
5231         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5232         if (gb)
5233                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5234         else
5235                 ratio = 1;
5236
5237         zone->inactive_ratio = ratio;
5238 }
5239
5240 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5241 {
5242         struct zone *zone;
5243
5244         for_each_zone(zone)
5245                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5246 }
5247
5248 /*
5249  * Initialise min_free_kbytes.
5250  *
5251  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5252  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5253  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5254  *
5255  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5256  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5257  *
5258  * which yields
5259  *
5260  * 16MB:        512k
5261  * 32MB:        724k
5262  * 64MB:        1024k
5263  * 128MB:       1448k
5264  * 256MB:       2048k
5265  * 512MB:       2896k
5266  * 1024MB:      4096k
5267  * 2048MB:      5792k
5268  * 4096MB:      8192k
5269  * 8192MB:      11584k
5270  * 16384MB:     16384k
5271  */
5272 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5273 {
5274         unsigned long lowmem_kbytes;
5275
5276         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5277
5278         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5279         if (min_free_kbytes < 128)
5280                 min_free_kbytes = 128;
5281         if (min_free_kbytes > 65536)
5282                 min_free_kbytes = 65536;
5283         setup_per_zone_wmarks();
5284         refresh_zone_stat_thresholds();
5285         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5286         setup_per_zone_inactive_ratio();
5287         return 0;
5288 }
5289 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5290
5291 /*
5292  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5293  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5294  *      changes.
5295  */
5296 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5297         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5298 {
5299         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5300         if (write)
5301                 setup_per_zone_wmarks();
5302         return 0;
5303 }
5304
5305 #ifdef CONFIG_NUMA
5306 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5307         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5308 {
5309         struct zone *zone;
5310         int rc;
5311
5312         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5313         if (rc)
5314                 return rc;
5315
5316         for_each_zone(zone)
5317                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5318                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5319         return 0;
5320 }
5321
5322 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5323         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5324 {
5325         struct zone *zone;
5326         int rc;
5327
5328         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5329         if (rc)
5330                 return rc;
5331
5332         for_each_zone(zone)
5333                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5334                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5335         return 0;
5336 }
5337 #endif
5338
5339 /*
5340  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5341  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5342  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5343  *
5344  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5345  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5346  * if in function of the boot time zone sizes.
5347  */
5348 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5349         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5350 {
5351         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5352         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5353         return 0;
5354 }
5355
5356 /*
5357  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5358  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5359  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5360  */
5361
5362 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5363         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5364 {
5365         struct zone *zone;
5366         unsigned int cpu;
5367         int ret;
5368
5369         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5370         if (!write || (ret < 0))
5371                 return ret;
5372         for_each_populated_zone(zone) {
5373                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5374                         unsigned long  high;
5375                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5376                         setup_pagelist_highmark(
5377                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5378                 }
5379         }
5380         return 0;
5381 }
5382
5383 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5384
5385 #ifdef CONFIG_NUMA
5386 static int __init set_hashdist(char *str)
5387 {
5388         if (!str)
5389                 return 0;
5390         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5391         return 1;
5392 }
5393 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5394 #endif
5395
5396 /*
5397  * allocate a large system hash table from bootmem
5398  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5399  *   quantity of entries
5400  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5401  */
5402 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5403                                      unsigned long bucketsize,
5404                                      unsigned long numentries,
5405                                      int scale,
5406                                      int flags,
5407                                      unsigned int *_hash_shift,
5408                                      unsigned int *_hash_mask,
5409                                      unsigned long low_limit,
5410                                      unsigned long high_limit)
5411 {
5412         unsigned long long max = high_limit;
5413         unsigned long log2qty, size;
5414         void *table = NULL;
5415
5416         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5417         if (!numentries) {
5418                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5419                 numentries = nr_kernel_pages;
5420                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5421                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5422                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5423
5424                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5425                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5426                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5427                 else
5428                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5429
5430                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5431                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5432                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5433                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5434                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5435                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5436                                 BUG_ON(!numentries);
5437                         }
5438                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5439                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5440         }
5441         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5442
5443         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5444         if (max == 0) {
5445                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5446                 do_div(max, bucketsize);
5447         }
5448         max = min(max, 0x80000000ULL);
5449
5450         if (numentries < low_limit)
5451                 numentries = low_limit;
5452         if (numentries > max)
5453                 numentries = max;
5454
5455         log2qty = ilog2(numentries);
5456
5457         do {
5458                 size = bucketsize << log2qty;
5459                 if (flags & HASH_EARLY)
5460                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5461                 else if (hashdist)
5462                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5463                 else {
5464                         /*
5465                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5466                          * some pages at the end of hash table which
5467                          * alloc_pages_exact() automatically does
5468                          */
5469                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5470                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5471                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5472                         }
5473                 }
5474         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5475
5476         if (!table)
5477                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5478
5479         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5480                tablename,
5481                (1UL << log2qty),
5482                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5483                size);
5484
5485         if (_hash_shift)
5486                 *_hash_shift = log2qty;
5487         if (_hash_mask)
5488                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5489
5490         return table;
5491 }
5492
5493 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5494 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5495                                                         unsigned long pfn)
5496 {
5497 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5498         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5499 #else
5500         return zone->pageblock_flags;
5501 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5502 }
5503
5504 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5505 {
5506 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5507         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5508         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5509 #else
5510         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5511         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5512 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5513 }
5514
5515 /**
5516  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5517  * @page: The page within the block of interest
5518  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5519  * @end_bitidx: The last bit of interest
5520  * returns pageblock_bits flags
5521  */
5522 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5523                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5524 {
5525         struct zone *zone;
5526         unsigned long *bitmap;
5527         unsigned long pfn, bitidx;
5528         unsigned long flags = 0;
5529         unsigned long value = 1;
5530
5531         zone = page_zone(page);
5532         pfn = page_to_pfn(page);
5533         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5534         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5535
5536         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5537                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5538                         flags |= value;
5539
5540         return flags;
5541 }
5542
5543 /**
5544  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5545  * @page: The page within the block of interest
5546  * @start_bitidx: The first bit of interest
5547  * @end_bitidx: The last bit of interest
5548  * @flags: The flags to set
5549  */
5550 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5551                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5552 {
5553         struct zone *zone;
5554         unsigned long *bitmap;
5555         unsigned long pfn, bitidx;
5556         unsigned long value = 1;
5557
5558         zone = page_zone(page);
5559         pfn = page_to_pfn(page);
5560         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5561         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5562         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5563         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5564
5565         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5566                 if (flags & value)
5567                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5568                 else
5569                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5570 }
5571
5572 /*
5573  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5574  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5575  *
5576  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5577  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5578  * expect this function should be exact.
5579  */
5580 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5581 {
5582         unsigned long pfn, iter, found;
5583         int mt;
5584
5585         /*
5586          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5587          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5588          */
5589         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5590                 return false;
5591         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5592         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5593                 return false;
5594
5595         pfn = page_to_pfn(page);
5596         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5597                 unsigned long check = pfn + iter;
5598
5599                 if (!pfn_valid_within(check))
5600                         continue;
5601
5602                 page = pfn_to_page(check);
5603                 /*
5604                  * We can't use page_count without pin a page
5605                  * because another CPU can free compound page.
5606                  * This check already skips compound tails of THP
5607                  * because their page->_count is zero at all time.
5608                  */
5609                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5610                         if (PageBuddy(page))
5611                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5612                         continue;
5613                 }
5614
5615                 if (!PageLRU(page))
5616                         found++;
5617                 /*
5618                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5619                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5620                  * and it still to be fixed.
5621                  */
5622                 /*
5623                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5624                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5625                  *
5626                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5627                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5628                  * page at boot.
5629                  */
5630                 if (found > count)
5631                         return true;
5632         }
5633         return false;
5634 }
5635
5636 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5637 {
5638         struct zone *zone;
5639         unsigned long pfn;
5640
5641         /*
5642          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5643          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5644          * the zone but still within the section.
5645          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5646          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5647          */
5648         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5649                 return false;
5650
5651         zone = page_zone(page);
5652         pfn = page_to_pfn(page);
5653         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5654                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5655                 return false;
5656
5657         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0);
5658 }
5659
5660 #ifdef CONFIG_CMA
5661
5662 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5663 {
5664         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5665                              pageblock_nr_pages) - 1);
5666 }
5667
5668 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5669 {
5670         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5671                                 pageblock_nr_pages));
5672 }
5673
5674 static struct page *
5675 __alloc_contig_migrate_alloc(struct page *page, unsigned long private,
5676                              int **resultp)
5677 {
5678         gfp_t gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE;
5679
5680         if (PageHighMem(page))
5681                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
5682
5683         return alloc_page(gfp_mask);
5684 }
5685
5686 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5687 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5688 {
5689         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5690
5691         unsigned long pfn = start;
5692         unsigned int tries = 0;
5693         int ret = 0;
5694
5695         struct compact_control cc = {
5696                 .nr_migratepages = 0,
5697                 .order = -1,
5698                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5699                 .sync = true,
5700         };
5701         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5702
5703         migrate_prep_local();
5704
5705         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5706                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5707                         ret = -EINTR;
5708                         break;
5709                 }
5710
5711                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5712                         cc.nr_migratepages = 0;
5713                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5714                                                          pfn, end);
5715                         if (!pfn) {
5716                                 ret = -EINTR;
5717                                 break;
5718                         }
5719                         tries = 0;
5720                 } else if (++tries == 5) {
5721                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5722                         break;
5723                 }
5724
5725                 reclaim_clean_pages_from_list(cc.zone, &cc.migratepages);
5726
5727                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5728                                     __alloc_contig_migrate_alloc,
5729                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5730         }
5731
5732         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5733         return ret > 0 ? 0 : ret;
5734 }
5735
5736 /*
5737  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5738  */
5739 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5740 {
5741         unsigned long flags;
5742         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5743         zone->min_cma_pages += count;
5744         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5745         setup_per_zone_wmarks();
5746 }
5747
5748 /*
5749  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5750  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5751  *__alloc_pages_slowpath() function.
5752  */
5753 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5754 {
5755         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5756         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5757         int did_some_progress = 0;
5758         int order = 1;
5759
5760         /*
5761          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5762          * to stabilise at new watermark level.
5763          */
5764         __update_cma_watermarks(zone, count);
5765
5766         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5767         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5768                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5769
5770                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5771                                                       NULL);
5772                 if (!did_some_progress) {
5773                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5774                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5775                 }
5776         }
5777
5778         /* Restore original watermark levels. */
5779         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5780
5781         return count;
5782 }
5783
5784 /**
5785  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5786  * @start:      start PFN to allocate
5787  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5788  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5789  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5790  *                      in range must have the same migratetype and it must
5791  *                      be either of the two.
5792  *
5793  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5794  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5795  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5796  * pages fall in.
5797  *
5798  * The PFN range must belong to a single zone.
5799  *
5800  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5801  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5802  * need to be freed with free_contig_range().
5803  */
5804 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5805                        unsigned migratetype)
5806 {
5807         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5808         unsigned long outer_start, outer_end;
5809         int ret = 0, order;
5810
5811         /*
5812          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5813          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5814          * have different sizes, and due to the way page allocator
5815          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5816          * that page allocator won't try to merge buddies from
5817          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5818          * other migration type.
5819          *
5820          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5821          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5822          * we are interested in).  This will put all the pages in
5823          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5824          *
5825          * When this is done, we take the pages in range from page
5826          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5827          * page allocator will never consider using them.
5828          *
5829          * This lets us mark the pageblocks back as
5830          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5831          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5832          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5833          */
5834
5835         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5836                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
5837         if (ret)
5838                 goto done;
5839
5840         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
5841         if (ret)
5842                 goto done;
5843
5844         /*
5845          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5846          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5847          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5848          * What we are going to do is to allocate all pages from
5849          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5850          *
5851          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5852          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5853          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5854          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5855          * once this is done free the pages we are not interested in.
5856          *
5857          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5858          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5859          */
5860
5861         lru_add_drain_all();
5862         drain_all_pages();
5863
5864         order = 0;
5865         outer_start = start;
5866         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5867                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5868                         ret = -EBUSY;
5869                         goto done;
5870                 }
5871                 outer_start &= ~0UL << order;
5872         }
5873
5874         /* Make sure the range is really isolated. */
5875         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5876                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5877                        outer_start, end);
5878                 ret = -EBUSY;
5879                 goto done;
5880         }
5881
5882         /*
5883          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5884          * will not starve the system.
5885          */
5886         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5887
5888         /* Grab isolated pages from freelists. */
5889         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
5890         if (!outer_end) {
5891                 ret = -EBUSY;
5892                 goto done;
5893         }
5894
5895         /* Free head and tail (if any) */
5896         if (start != outer_start)
5897                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5898         if (end != outer_end)
5899                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5900
5901 done:
5902         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5903                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5904         return ret;
5905 }
5906
5907 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5908 {
5909         for (; nr_pages--; ++pfn)
5910                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5911 }
5912 #endif
5913
5914 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5915 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5916 {
5917         struct zone *zone = data;
5918         int cpu;
5919         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5920
5921         for_each_possible_cpu(cpu) {
5922                 struct per_cpu_pageset *pset;
5923                 struct per_cpu_pages *pcp;
5924
5925                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5926                 pcp = &pset->pcp;
5927
5928                 local_irq_save(flags);
5929                 if (pcp->count > 0)
5930                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5931                 setup_pageset(pset, batch);
5932                 local_irq_restore(flags);
5933         }
5934         return 0;
5935 }
5936
5937 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5938 {
5939         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5940 }
5941 #endif
5942
5943 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5944 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5945 {
5946         unsigned long flags;
5947
5948         /* avoid races with drain_pages()  */
5949         local_irq_save(flags);
5950         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5951                 free_percpu(zone->pageset);
5952                 zone->pageset = &boot_pageset;
5953         }
5954         local_irq_restore(flags);
5955 }
5956
5957 /*
5958  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5959  */
5960 void
5961 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5962 {
5963         struct page *page;
5964         struct zone *zone;
5965         int order, i;
5966         unsigned long pfn;
5967         unsigned long flags;
5968         /* find the first valid pfn */
5969         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5970                 if (pfn_valid(pfn))
5971                         break;
5972         if (pfn == end_pfn)
5973                 return;
5974         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5975         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5976         pfn = start_pfn;
5977         while (pfn < end_pfn) {
5978                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5979                         pfn++;
5980                         continue;
5981                 }
5982                 page = pfn_to_page(pfn);
5983                 BUG_ON(page_count(page));
5984                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5985                 order = page_order(page);
5986 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5987                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5988                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5989 #endif
5990                 list_del(&page->lru);
5991                 rmv_page_order(page);
5992                 zone->free_area[order].nr_free--;
5993                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5994                                       - (1UL << order));
5995                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5996                         SetPageReserved((page+i));
5997                 pfn += (1 << order);
5998         }
5999         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6000 }
6001 #endif
6002
6003 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6004 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6005 {
6006         struct zone *zone = page_zone(page);
6007         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6008         unsigned long flags;
6009         int order;
6010
6011         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6012         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6013                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6014
6015                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6016                         break;
6017         }
6018         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6019
6020         return order < MAX_ORDER;
6021 }
6022 #endif
6023
6024 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6025         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6026         {1UL << PG_error,               "error"         },
6027         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6028         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6029         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6030         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6031         {1UL << PG_active,              "active"        },
6032         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6033         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6034         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6035         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6036         {1UL << PG_private,             "private"       },
6037         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6038         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6039 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6040         {1UL << PG_head,                "head"          },
6041         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6042 #else
6043         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6044 #endif
6045         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6046         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6047         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6048         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6049         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6050 #ifdef CONFIG_MMU
6051         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6052 #endif
6053 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6054         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6055 #endif
6056 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6057         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6058 #endif
6059 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6060         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6061 #endif
6062 };
6063
6064 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6065 {
6066         const char *delim = "";
6067         unsigned long mask;
6068         int i;
6069
6070         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6071
6072         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6073
6074         /* remove zone id */
6075         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6076
6077         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6078
6079                 mask = pageflag_names[i].mask;
6080                 if ((flags & mask) != mask)
6081                         continue;
6082
6083                 flags &= ~mask;
6084                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6085                 delim = "|";
6086         }
6087
6088         /* check for left over flags */
6089         if (flags)
6090                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6091
6092         printk(")\n");
6093 }
6094
6095 void dump_page(struct page *page)
6096 {
6097         printk(KERN_ALERT
6098                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6099                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6100                 page->mapping, page->index);
6101         dump_page_flags(page->flags);
6102         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6103 }