Merge tag 'parisc-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jejb/parisc-2.6
[sfrench/cifs-2.6.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 static inline int free_pages_check(struct page *page)
602 {
603         if (unlikely(page_mapcount(page) |
604                 (page->mapping != NULL)  |
605                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
606                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
607                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
608                 bad_page(page);
609                 return 1;
610         }
611         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
612                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
613         return 0;
614 }
615
616 /*
617  * Frees a number of pages from the PCP lists
618  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
619  * count is the number of pages to free.
620  *
621  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
622  * see if this freeing clears that state.
623  *
624  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
625  * pinned" detection logic.
626  */
627 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
628                                         struct per_cpu_pages *pcp)
629 {
630         int migratetype = 0;
631         int batch_free = 0;
632         int to_free = count;
633
634         spin_lock(&zone->lock);
635         zone->all_unreclaimable = 0;
636         zone->pages_scanned = 0;
637
638         while (to_free) {
639                 struct page *page;
640                 struct list_head *list;
641
642                 /*
643                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
644                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
645                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
646                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
647                  * lists
648                  */
649                 do {
650                         batch_free++;
651                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
652                                 migratetype = 0;
653                         list = &pcp->lists[migratetype];
654                 } while (list_empty(list));
655
656                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
657                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
658                         batch_free = to_free;
659
660                 do {
661                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
662
663                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
664                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
665                         list_del(&page->lru);
666                         mt = get_freepage_migratetype(page);
667                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
668                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
669                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
670                         if (is_migrate_cma(mt))
671                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
672                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
673         }
674         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
675         spin_unlock(&zone->lock);
676 }
677
678 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
679                                 int migratetype)
680 {
681         spin_lock(&zone->lock);
682         zone->all_unreclaimable = 0;
683         zone->pages_scanned = 0;
684
685         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
686         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
687                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
688         spin_unlock(&zone->lock);
689 }
690
691 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
692 {
693         int i;
694         int bad = 0;
695
696         trace_mm_page_free(page, order);
697         kmemcheck_free_shadow(page, order);
698
699         if (PageAnon(page))
700                 page->mapping = NULL;
701         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
702                 bad += free_pages_check(page + i);
703         if (bad)
704                 return false;
705
706         if (!PageHighMem(page)) {
707                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
708                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
709                                            PAGE_SIZE << order);
710         }
711         arch_free_page(page, order);
712         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
713
714         return true;
715 }
716
717 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
718 {
719         unsigned long flags;
720         int migratetype;
721
722         if (!free_pages_prepare(page, order))
723                 return;
724
725         local_irq_save(flags);
726         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
727         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
728         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
729         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
730         local_irq_restore(flags);
731 }
732
733 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
734 {
735         unsigned int nr_pages = 1 << order;
736         unsigned int loop;
737
738         prefetchw(page);
739         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
740                 struct page *p = &page[loop];
741
742                 if (loop + 1 < nr_pages)
743                         prefetchw(p + 1);
744                 __ClearPageReserved(p);
745                 set_page_count(p, 0);
746         }
747
748         set_page_refcounted(page);
749         __free_pages(page, order);
750 }
751
752 #ifdef CONFIG_CMA
753 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
754 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
755 {
756         unsigned i = pageblock_nr_pages;
757         struct page *p = page;
758
759         do {
760                 __ClearPageReserved(p);
761                 set_page_count(p, 0);
762         } while (++p, --i);
763
764         set_page_refcounted(page);
765         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
766         __free_pages(page, pageblock_order);
767         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
768 }
769 #endif
770
771 /*
772  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
773  * Please do not alter this order without good reasons and regression
774  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
775  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
776  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
777  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
778  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
779  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
780  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
781  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
782  *
783  * -- wli
784  */
785 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
786         int low, int high, struct free_area *area,
787         int migratetype)
788 {
789         unsigned long size = 1 << high;
790
791         while (high > low) {
792                 area--;
793                 high--;
794                 size >>= 1;
795                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
796
797 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
798                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
799                         /*
800                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
801                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
802                          * Corresponding page table entries will not be touched,
803                          * pages will stay not present in virtual address space
804                          */
805                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
806                         set_page_guard_flag(&page[size]);
807                         set_page_private(&page[size], high);
808                         /* Guard pages are not available for any usage */
809                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
810                                                   migratetype);
811                         continue;
812                 }
813 #endif
814                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
815                 area->nr_free++;
816                 set_page_order(&page[size], high);
817         }
818 }
819
820 /*
821  * This page is about to be returned from the page allocator
822  */
823 static inline int check_new_page(struct page *page)
824 {
825         if (unlikely(page_mapcount(page) |
826                 (page->mapping != NULL)  |
827                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
828                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
829                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
830                 bad_page(page);
831                 return 1;
832         }
833         return 0;
834 }
835
836 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
837 {
838         int i;
839
840         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
841                 struct page *p = page + i;
842                 if (unlikely(check_new_page(p)))
843                         return 1;
844         }
845
846         set_page_private(page, 0);
847         set_page_refcounted(page);
848
849         arch_alloc_page(page, order);
850         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
851
852         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
853                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
854
855         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
856                 prep_compound_page(page, order);
857
858         return 0;
859 }
860
861 /*
862  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
863  * the smallest available page from the freelists
864  */
865 static inline
866 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
867                                                 int migratetype)
868 {
869         unsigned int current_order;
870         struct free_area * area;
871         struct page *page;
872
873         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
874         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
875                 area = &(zone->free_area[current_order]);
876                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
877                         continue;
878
879                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
880                                                         struct page, lru);
881                 list_del(&page->lru);
882                 rmv_page_order(page);
883                 area->nr_free--;
884                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
885                 return page;
886         }
887
888         return NULL;
889 }
890
891
892 /*
893  * This array describes the order lists are fallen back to when
894  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
895  */
896 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
897         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
898         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
899 #ifdef CONFIG_CMA
900         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
901         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
902 #else
903         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
904 #endif
905         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
906         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
907 };
908
909 /*
910  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
911  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
912  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
913  */
914 int move_freepages(struct zone *zone,
915                           struct page *start_page, struct page *end_page,
916                           int migratetype)
917 {
918         struct page *page;
919         unsigned long order;
920         int pages_moved = 0;
921
922 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
923         /*
924          * page_zone is not safe to call in this context when
925          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
926          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
927          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
928          * grouping pages by mobility
929          */
930         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
931 #endif
932
933         for (page = start_page; page <= end_page;) {
934                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
935                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
936
937                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
938                         page++;
939                         continue;
940                 }
941
942                 if (!PageBuddy(page)) {
943                         page++;
944                         continue;
945                 }
946
947                 order = page_order(page);
948                 list_move(&page->lru,
949                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
950                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
951                 page += 1 << order;
952                 pages_moved += 1 << order;
953         }
954
955         return pages_moved;
956 }
957
958 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
959                                 int migratetype)
960 {
961         unsigned long start_pfn, end_pfn;
962         struct page *start_page, *end_page;
963
964         start_pfn = page_to_pfn(page);
965         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
966         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
967         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
968         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
969
970         /* Do not cross zone boundaries */
971         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
972                 start_page = page;
973         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
974                 return 0;
975
976         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
977 }
978
979 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
980                                         int start_order, int migratetype)
981 {
982         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
983
984         while (nr_pageblocks--) {
985                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
986                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
987         }
988 }
989
990 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
991 static inline struct page *
992 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
993 {
994         struct free_area * area;
995         int current_order;
996         struct page *page;
997         int migratetype, i;
998
999         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1000         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1001                                                 --current_order) {
1002                 for (i = 0;; i++) {
1003                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1004
1005                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1006                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1007                                 break;
1008
1009                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1010                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1011                                 continue;
1012
1013                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1014                                         struct page, lru);
1015                         area->nr_free--;
1016
1017                         /*
1018                          * If breaking a large block of pages, move all free
1019                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1020                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1021                          * aggressive about taking ownership of free pages
1022                          *
1023                          * On the other hand, never change migration
1024                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1025                          * pages on different free lists. We don't
1026                          * want unmovable pages to be allocated from
1027                          * MIGRATE_CMA areas.
1028                          */
1029                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1030                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1031                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1032                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1033                                 int pages;
1034                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1035                                                                 start_migratetype);
1036
1037                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1038                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1039                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1040                                         set_pageblock_migratetype(page,
1041                                                                 start_migratetype);
1042
1043                                 migratetype = start_migratetype;
1044                         }
1045
1046                         /* Remove the page from the freelists */
1047                         list_del(&page->lru);
1048                         rmv_page_order(page);
1049
1050                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1051                         if (current_order >= pageblock_order &&
1052                             !is_migrate_cma(migratetype))
1053                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1054                                                         start_migratetype);
1055
1056                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1057                                is_migrate_cma(migratetype)
1058                              ? migratetype : start_migratetype);
1059
1060                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1061                                 start_migratetype, migratetype);
1062
1063                         return page;
1064                 }
1065         }
1066
1067         return NULL;
1068 }
1069
1070 /*
1071  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1072  * Call me with the zone->lock already held.
1073  */
1074 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1075                                                 int migratetype)
1076 {
1077         struct page *page;
1078
1079 retry_reserve:
1080         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1081
1082         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1083                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1084
1085                 /*
1086                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1087                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1088                  * and we want just one call site
1089                  */
1090                 if (!page) {
1091                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1092                         goto retry_reserve;
1093                 }
1094         }
1095
1096         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1097         return page;
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1102  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1103  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1104  */
1105 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1106                         unsigned long count, struct list_head *list,
1107                         int migratetype, int cold)
1108 {
1109         int mt = migratetype, i;
1110
1111         spin_lock(&zone->lock);
1112         for (i = 0; i < count; ++i) {
1113                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1114                 if (unlikely(page == NULL))
1115                         break;
1116
1117                 /*
1118                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1119                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1120                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1121                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1122                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1123                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1124                  * properly.
1125                  */
1126                 if (likely(cold == 0))
1127                         list_add(&page->lru, list);
1128                 else
1129                         list_add_tail(&page->lru, list);
1130                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1131                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1132                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1133                                 mt = migratetype;
1134                 }
1135                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1136                 list = &page->lru;
1137                 if (is_migrate_cma(mt))
1138                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1139                                               -(1 << order));
1140         }
1141         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1142         spin_unlock(&zone->lock);
1143         return i;
1144 }
1145
1146 #ifdef CONFIG_NUMA
1147 /*
1148  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1149  * currently executing processor on remote nodes after they have
1150  * expired.
1151  *
1152  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1153  * a single processor.
1154  */
1155 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1156 {
1157         unsigned long flags;
1158         int to_drain;
1159
1160         local_irq_save(flags);
1161         if (pcp->count >= pcp->batch)
1162                 to_drain = pcp->batch;
1163         else
1164                 to_drain = pcp->count;
1165         if (to_drain > 0) {
1166                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1167                 pcp->count -= to_drain;
1168         }
1169         local_irq_restore(flags);
1170 }
1171 #endif
1172
1173 /*
1174  * Drain pages of the indicated processor.
1175  *
1176  * The processor must either be the current processor and the
1177  * thread pinned to the current processor or a processor that
1178  * is not online.
1179  */
1180 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1181 {
1182         unsigned long flags;
1183         struct zone *zone;
1184
1185         for_each_populated_zone(zone) {
1186                 struct per_cpu_pageset *pset;
1187                 struct per_cpu_pages *pcp;
1188
1189                 local_irq_save(flags);
1190                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1191
1192                 pcp = &pset->pcp;
1193                 if (pcp->count) {
1194                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1195                         pcp->count = 0;
1196                 }
1197                 local_irq_restore(flags);
1198         }
1199 }
1200
1201 /*
1202  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1203  */
1204 void drain_local_pages(void *arg)
1205 {
1206         drain_pages(smp_processor_id());
1207 }
1208
1209 /*
1210  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1211  *
1212  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1213  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1214  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1215  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1216  * before the call to on_each_cpu_mask().
1217  */
1218 void drain_all_pages(void)
1219 {
1220         int cpu;
1221         struct per_cpu_pageset *pcp;
1222         struct zone *zone;
1223
1224         /*
1225          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1226          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1227          */
1228         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1229
1230         /*
1231          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1232          * as offline notification will cause the notified
1233          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1234          * disables preemption as part of its processing
1235          */
1236         for_each_online_cpu(cpu) {
1237                 bool has_pcps = false;
1238                 for_each_populated_zone(zone) {
1239                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1240                         if (pcp->pcp.count) {
1241                                 has_pcps = true;
1242                                 break;
1243                         }
1244                 }
1245                 if (has_pcps)
1246                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1247                 else
1248                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1249         }
1250         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1251 }
1252
1253 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1254
1255 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1256 {
1257         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1258         unsigned long flags;
1259         int order, t;
1260         struct list_head *curr;
1261
1262         if (!zone->spanned_pages)
1263                 return;
1264
1265         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1266
1267         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1268         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1269                 if (pfn_valid(pfn)) {
1270                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1271
1272                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1273                                 swsusp_unset_page_free(page);
1274                 }
1275
1276         for_each_migratetype_order(order, t) {
1277                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1278                         unsigned long i;
1279
1280                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1281                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1282                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1283                 }
1284         }
1285         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1286 }
1287 #endif /* CONFIG_PM */
1288
1289 /*
1290  * Free a 0-order page
1291  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1292  */
1293 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1294 {
1295         struct zone *zone = page_zone(page);
1296         struct per_cpu_pages *pcp;
1297         unsigned long flags;
1298         int migratetype;
1299
1300         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1301                 return;
1302
1303         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1304         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1305         local_irq_save(flags);
1306         __count_vm_event(PGFREE);
1307
1308         /*
1309          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1310          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1311          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1312          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1313          * excessively into the page allocator
1314          */
1315         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1316                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1317                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1318                         goto out;
1319                 }
1320                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1321         }
1322
1323         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1324         if (cold)
1325                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1326         else
1327                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1328         pcp->count++;
1329         if (pcp->count >= pcp->high) {
1330                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1331                 pcp->count -= pcp->batch;
1332         }
1333
1334 out:
1335         local_irq_restore(flags);
1336 }
1337
1338 /*
1339  * Free a list of 0-order pages
1340  */
1341 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1342 {
1343         struct page *page, *next;
1344
1345         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1346                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1347                 free_hot_cold_page(page, cold);
1348         }
1349 }
1350
1351 /*
1352  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1353  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1354  * Each sub-page must be freed individually.
1355  *
1356  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1357  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1358  */
1359 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1360 {
1361         int i;
1362
1363         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1364         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1365
1366 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1367         /*
1368          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1369          * otherwise free the whole shadow.
1370          */
1371         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1372                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1373 #endif
1374
1375         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1376                 set_page_refcounted(page + i);
1377 }
1378
1379 /*
1380  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1381  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1382  * with parallel allocators
1383  */
1384 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1385 {
1386         unsigned int order;
1387         unsigned long watermark;
1388         struct zone *zone;
1389         int mt;
1390
1391         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1392
1393         zone = page_zone(page);
1394         order = page_order(page);
1395
1396         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1397         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1398         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1399                 return 0;
1400
1401         /* Remove page from free list */
1402         list_del(&page->lru);
1403         zone->free_area[order].nr_free--;
1404         rmv_page_order(page);
1405
1406         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1407         if (unlikely(mt != MIGRATE_ISOLATE))
1408                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << alloc_order), mt);
1409
1410         if (alloc_order != order)
1411                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1412                         &zone->free_area[order], migratetype);
1413
1414         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1415         if (order >= pageblock_order - 1) {
1416                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1417                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1418                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1419                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1420                                 set_pageblock_migratetype(page,
1421                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1422                 }
1423         }
1424
1425         return 1UL << order;
1426 }
1427
1428 /*
1429  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1430  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1431  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1432  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1433  * are enabled.
1434  *
1435  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1436  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1437  */
1438 int split_free_page(struct page *page)
1439 {
1440         unsigned int order;
1441         int nr_pages;
1442
1443         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1444         order = page_order(page);
1445
1446         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1447         if (!nr_pages)
1448                 return 0;
1449
1450         /* Split into individual pages */
1451         set_page_refcounted(page);
1452         split_page(page, order);
1453         return nr_pages;
1454 }
1455
1456 /*
1457  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1458  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1459  * or two.
1460  */
1461 static inline
1462 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1463                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1464                         int migratetype)
1465 {
1466         unsigned long flags;
1467         struct page *page;
1468         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1469
1470 again:
1471         if (likely(order == 0)) {
1472                 struct per_cpu_pages *pcp;
1473                 struct list_head *list;
1474
1475                 local_irq_save(flags);
1476                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1477                 list = &pcp->lists[migratetype];
1478                 if (list_empty(list)) {
1479                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1480                                         pcp->batch, list,
1481                                         migratetype, cold);
1482                         if (unlikely(list_empty(list)))
1483                                 goto failed;
1484                 }
1485
1486                 if (cold)
1487                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1488                 else
1489                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1490
1491                 list_del(&page->lru);
1492                 pcp->count--;
1493         } else {
1494                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1495                         /*
1496                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1497                          *
1498                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1499                          * properly detect and handle allocation failures.
1500                          *
1501                          * We most definitely don't want callers attempting to
1502                          * allocate greater than order-1 page units with
1503                          * __GFP_NOFAIL.
1504                          */
1505                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1506                 }
1507                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1508                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1509                 spin_unlock(&zone->lock);
1510                 if (!page)
1511                         goto failed;
1512                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1513                                           get_pageblock_migratetype(page));
1514         }
1515
1516         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1517         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1518         local_irq_restore(flags);
1519
1520         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1521         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1522                 goto again;
1523         return page;
1524
1525 failed:
1526         local_irq_restore(flags);
1527         return NULL;
1528 }
1529
1530 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1531
1532 static struct {
1533         struct fault_attr attr;
1534
1535         u32 ignore_gfp_highmem;
1536         u32 ignore_gfp_wait;
1537         u32 min_order;
1538 } fail_page_alloc = {
1539         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1540         .ignore_gfp_wait = 1,
1541         .ignore_gfp_highmem = 1,
1542         .min_order = 1,
1543 };
1544
1545 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1546 {
1547         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1548 }
1549 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1550
1551 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1552 {
1553         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1554                 return false;
1555         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1556                 return false;
1557         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1558                 return false;
1559         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1560                 return false;
1561
1562         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1563 }
1564
1565 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1566
1567 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1568 {
1569         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1570         struct dentry *dir;
1571
1572         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1573                                         &fail_page_alloc.attr);
1574         if (IS_ERR(dir))
1575                 return PTR_ERR(dir);
1576
1577         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1578                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1579                 goto fail;
1580         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1581                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1582                 goto fail;
1583         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1584                                 &fail_page_alloc.min_order))
1585                 goto fail;
1586
1587         return 0;
1588 fail:
1589         debugfs_remove_recursive(dir);
1590
1591         return -ENOMEM;
1592 }
1593
1594 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1595
1596 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1597
1598 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1599
1600 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1601 {
1602         return false;
1603 }
1604
1605 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1606
1607 /*
1608  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1609  * of the allocation.
1610  */
1611 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1612                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1613 {
1614         /* free_pages my go negative - that's OK */
1615         long min = mark;
1616         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1617         int o;
1618
1619         free_pages -= (1 << order) - 1;
1620         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1621                 min -= min / 2;
1622         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1623                 min -= min / 4;
1624 #ifdef CONFIG_CMA
1625         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1626         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1627                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1628 #endif
1629         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1630                 return false;
1631         for (o = 0; o < order; o++) {
1632                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1633                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1634
1635                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1636                 min >>= 1;
1637
1638                 if (free_pages <= min)
1639                         return false;
1640         }
1641         return true;
1642 }
1643
1644 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1645 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1646 {
1647         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1648                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1649         return 0;
1650 }
1651 #else
1652 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1653 {
1654         return 0;
1655 }
1656 #endif
1657
1658 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1659                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1660 {
1661         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1662                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1663 }
1664
1665 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1666                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1667 {
1668         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1669
1670         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1671                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1672
1673         /*
1674          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1675          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1676          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1677          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1678          * reclaim path.
1679          */
1680         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1681         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1682                                                                 free_pages);
1683 }
1684
1685 #ifdef CONFIG_NUMA
1686 /*
1687  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1688  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1689  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1690  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1691  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1692  *
1693  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1694  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1695  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1696  *
1697  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1698  * nothing and returns NULL.
1699  *
1700  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1701  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1702  *
1703  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1704  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1705  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1706  * quickly as we can.
1707  */
1708 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1709 {
1710         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1711         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1712
1713         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1714         if (!zlc)
1715                 return NULL;
1716
1717         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1718                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1719                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1720         }
1721
1722         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1723                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1724                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1725         return allowednodes;
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1730  * if it is worth looking at further for free memory:
1731  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1732  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1733  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1734  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1735  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1736  * else return false (zero) if it is not.
1737  *
1738  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1739  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1740  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1741  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1742  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1743  * into the second scan of the zonelist.
1744  *
1745  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1746  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1747  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1748  * unturned looking for a free page.
1749  */
1750 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1751                                                 nodemask_t *allowednodes)
1752 {
1753         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1754         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1755         int n;                          /* node that zone *z is on */
1756
1757         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1758         if (!zlc)
1759                 return 1;
1760
1761         i = z - zonelist->_zonerefs;
1762         n = zlc->z_to_n[i];
1763
1764         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1765         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1766 }
1767
1768 /*
1769  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1770  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1771  * from that zone don't waste time re-examining it.
1772  */
1773 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1774 {
1775         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1776         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1777
1778         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1779         if (!zlc)
1780                 return;
1781
1782         i = z - zonelist->_zonerefs;
1783
1784         set_bit(i, zlc->fullzones);
1785 }
1786
1787 /*
1788  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1789  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1790  */
1791 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1792 {
1793         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1794
1795         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1796         if (!zlc)
1797                 return;
1798
1799         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1800 }
1801
1802 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1803 {
1804         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1805 }
1806
1807 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1808 {
1809         int i;
1810
1811         for_each_online_node(i)
1812                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1813                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1814                 else
1815                         zone_reclaim_mode = 1;
1816 }
1817
1818 #else   /* CONFIG_NUMA */
1819
1820 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1821 {
1822         return NULL;
1823 }
1824
1825 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1826                                 nodemask_t *allowednodes)
1827 {
1828         return 1;
1829 }
1830
1831 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1832 {
1833 }
1834
1835 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1836 {
1837 }
1838
1839 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1840 {
1841         return true;
1842 }
1843
1844 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1845 {
1846 }
1847 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1848
1849 /*
1850  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1851  * a page.
1852  */
1853 static struct page *
1854 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1855                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1856                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1857 {
1858         struct zoneref *z;
1859         struct page *page = NULL;
1860         int classzone_idx;
1861         struct zone *zone;
1862         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1863         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1864         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1865
1866         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1867 zonelist_scan:
1868         /*
1869          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1870          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1871          */
1872         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1873                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1874                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1875                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1876                                 continue;
1877                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1878                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1879                                 continue;
1880                 /*
1881                  * When allocating a page cache page for writing, we
1882                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1883                  * limit, such that no single zone holds more than its
1884                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1885                  * The dirty limits take into account the zone's
1886                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1887                  * should be able to balance it without having to
1888                  * write pages from its LRU list.
1889                  *
1890                  * This may look like it could increase pressure on
1891                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1892                  * before they are full.  But the pages that do spill
1893                  * over are limited as the lower zones are protected
1894                  * by this very same mechanism.  It should not become
1895                  * a practical burden to them.
1896                  *
1897                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1898                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1899                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1900                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1901                  * zones are together not big enough to reach the
1902                  * global limit.  The proper fix for these situations
1903                  * will require awareness of zones in the
1904                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1905                  */
1906                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1907                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1908                         goto this_zone_full;
1909
1910                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1911                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1912                         unsigned long mark;
1913                         int ret;
1914
1915                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1916                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1917                                     classzone_idx, alloc_flags))
1918                                 goto try_this_zone;
1919
1920                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1921                                 /*
1922                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1923                                  * and before considering the first zone allowed
1924                                  * by the cpuset.
1925                                  */
1926                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1927                                 zlc_active = 1;
1928                                 did_zlc_setup = 1;
1929                         }
1930
1931                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1932                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1933                                 goto this_zone_full;
1934
1935                         /*
1936                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1937                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1938                          */
1939                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1940                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1941                                 continue;
1942
1943                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1944                         switch (ret) {
1945                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1946                                 /* did not scan */
1947                                 continue;
1948                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1949                                 /* scanned but unreclaimable */
1950                                 continue;
1951                         default:
1952                                 /* did we reclaim enough */
1953                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1954                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1955                                         goto this_zone_full;
1956                         }
1957                 }
1958
1959 try_this_zone:
1960                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1961                                                 gfp_mask, migratetype);
1962                 if (page)
1963                         break;
1964 this_zone_full:
1965                 if (NUMA_BUILD)
1966                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1967         }
1968
1969         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1970                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1971                 zlc_active = 0;
1972                 goto zonelist_scan;
1973         }
1974
1975         if (page)
1976                 /*
1977                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1978                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1979                  * that the caller is taking steps that will free more
1980                  * memory. The caller should avoid the page being used
1981                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1982                  */
1983                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1984
1985         return page;
1986 }
1987
1988 /*
1989  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1990  * meminfo in irq context.
1991  */
1992 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1993 {
1994         bool ret = false;
1995
1996 #if NODES_SHIFT > 8
1997         ret = in_interrupt();
1998 #endif
1999         return ret;
2000 }
2001
2002 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2003                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2004                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2005
2006 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2007 {
2008         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2009
2010         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2011             debug_guardpage_minorder() > 0)
2012                 return;
2013
2014         /*
2015          * This documents exceptions given to allocations in certain
2016          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2017          * of allowed nodes.
2018          */
2019         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2020                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2021                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2022                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2023         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2024                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2025
2026         if (fmt) {
2027                 struct va_format vaf;
2028                 va_list args;
2029
2030                 va_start(args, fmt);
2031
2032                 vaf.fmt = fmt;
2033                 vaf.va = &args;
2034
2035                 pr_warn("%pV", &vaf);
2036
2037                 va_end(args);
2038         }
2039
2040         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2041                 current->comm, order, gfp_mask);
2042
2043         dump_stack();
2044         if (!should_suppress_show_mem())
2045                 show_mem(filter);
2046 }
2047
2048 static inline int
2049 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2050                                 unsigned long did_some_progress,
2051                                 unsigned long pages_reclaimed)
2052 {
2053         /* Do not loop if specifically requested */
2054         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2055                 return 0;
2056
2057         /* Always retry if specifically requested */
2058         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2059                 return 1;
2060
2061         /*
2062          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2063          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2064          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2065          */
2066         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2067                 return 0;
2068
2069         /*
2070          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2071          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2072          * implementations.
2073          */
2074         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2075                 return 1;
2076
2077         /*
2078          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2079          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2080          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2081          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2082          * allocation still fails, we stop retrying.
2083          */
2084         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2085                 return 1;
2086
2087         return 0;
2088 }
2089
2090 static inline struct page *
2091 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2092         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2093         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2094         int migratetype)
2095 {
2096         struct page *page;
2097
2098         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2099         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2100                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2101                 return NULL;
2102         }
2103
2104         /*
2105          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2106          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2107          * we're still under heavy pressure.
2108          */
2109         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2110                 order, zonelist, high_zoneidx,
2111                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2112                 preferred_zone, migratetype);
2113         if (page)
2114                 goto out;
2115
2116         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2117                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2118                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2119                         goto out;
2120                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2121                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2122                         goto out;
2123                 /*
2124                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2125                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2126                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2127                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2128                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2129                  */
2130                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2131                         goto out;
2132         }
2133         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2134         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2135
2136 out:
2137         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2138         return page;
2139 }
2140
2141 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2142 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2143 static struct page *
2144 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2145         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2146         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2147         int migratetype, bool sync_migration,
2148         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2149         unsigned long *did_some_progress)
2150 {
2151         struct page *page = NULL;
2152
2153         if (!order)
2154                 return NULL;
2155
2156         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2157                 *deferred_compaction = true;
2158                 return NULL;
2159         }
2160
2161         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2162         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2163                                                 nodemask, sync_migration,
2164                                                 contended_compaction, &page);
2165         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2166
2167         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2168         if (page) {
2169                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2170                 goto got_page;
2171         }
2172
2173         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2174                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2175                 drain_pages(get_cpu());
2176                 put_cpu();
2177
2178                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2179                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2180                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2181                                 preferred_zone, migratetype);
2182                 if (page) {
2183 got_page:
2184                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2185                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2186                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2187                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2188                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2189                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2190                         return page;
2191                 }
2192
2193                 /*
2194                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2195                  * The most likely reason is that pages exist,
2196                  * but not enough to satisfy watermarks.
2197                  */
2198                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2199
2200                 /*
2201                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2202                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2203                  */
2204                 if (sync_migration)
2205                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2206
2207                 cond_resched();
2208         }
2209
2210         return NULL;
2211 }
2212 #else
2213 static inline struct page *
2214 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2215         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2216         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2217         int migratetype, bool sync_migration,
2218         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2219         unsigned long *did_some_progress)
2220 {
2221         return NULL;
2222 }
2223 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2224
2225 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2226 static int
2227 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2228                   nodemask_t *nodemask)
2229 {
2230         struct reclaim_state reclaim_state;
2231         int progress;
2232
2233         cond_resched();
2234
2235         /* We now go into synchronous reclaim */
2236         cpuset_memory_pressure_bump();
2237         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2238         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2239         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2240         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2241
2242         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2243
2244         current->reclaim_state = NULL;
2245         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2246         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2247
2248         cond_resched();
2249
2250         return progress;
2251 }
2252
2253 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2254 static inline struct page *
2255 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2256         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2257         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2258         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2259 {
2260         struct page *page = NULL;
2261         bool drained = false;
2262
2263         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2264                                                nodemask);
2265         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2266                 return NULL;
2267
2268         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2269         if (NUMA_BUILD)
2270                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2271
2272 retry:
2273         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2274                                         zonelist, high_zoneidx,
2275                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2276                                         preferred_zone, migratetype);
2277
2278         /*
2279          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2280          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2281          */
2282         if (!page && !drained) {
2283                 drain_all_pages();
2284                 drained = true;
2285                 goto retry;
2286         }
2287
2288         return page;
2289 }
2290
2291 /*
2292  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2293  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2294  */
2295 static inline struct page *
2296 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2297         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2298         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2299         int migratetype)
2300 {
2301         struct page *page;
2302
2303         do {
2304                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2305                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2306                         preferred_zone, migratetype);
2307
2308                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2309                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2310         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2311
2312         return page;
2313 }
2314
2315 static inline
2316 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2317                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2318                                                 enum zone_type classzone_idx)
2319 {
2320         struct zoneref *z;
2321         struct zone *zone;
2322
2323         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2324                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2325 }
2326
2327 static inline int
2328 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2329 {
2330         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2331         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2332
2333         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2334         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2335
2336         /*
2337          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2338          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2339          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2340          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2341          */
2342         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2343
2344         if (!wait) {
2345                 /*
2346                  * Not worth trying to allocate harder for
2347                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2348                  */
2349                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2350                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2351                 /*
2352                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2353                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2354                  */
2355                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2356         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2357                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2358
2359         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2360                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2361                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2362                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2363                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2364                 else if (!in_interrupt() &&
2365                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2366                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2367                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2368         }
2369 #ifdef CONFIG_CMA
2370         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2371                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2372 #endif
2373         return alloc_flags;
2374 }
2375
2376 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2377 {
2378         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2379 }
2380
2381 static inline struct page *
2382 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2383         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2384         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2385         int migratetype)
2386 {
2387         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2388         struct page *page = NULL;
2389         int alloc_flags;
2390         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2391         unsigned long did_some_progress;
2392         bool sync_migration = false;
2393         bool deferred_compaction = false;
2394         bool contended_compaction = false;
2395
2396         /*
2397          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2398          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2399          * be using allocators in order of preference for an area that is
2400          * too large.
2401          */
2402         if (order >= MAX_ORDER) {
2403                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2404                 return NULL;
2405         }
2406
2407         /*
2408          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2409          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2410          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2411          * using a larger set of nodes after it has established that the
2412          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2413          * over allocated.
2414          */
2415         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2416                 goto nopage;
2417
2418 restart:
2419         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2420                                         zone_idx(preferred_zone));
2421
2422         /*
2423          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2424          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2425          * to how we want to proceed.
2426          */
2427         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2428
2429         /*
2430          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2431          * cpusets.
2432          */
2433         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2434                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2435                                         &preferred_zone);
2436
2437 rebalance:
2438         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2439         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2440                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2441                         preferred_zone, migratetype);
2442         if (page)
2443                 goto got_pg;
2444
2445         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2446         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2447                 /*
2448                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2449                  * the allocation is high priority and these type of
2450                  * allocations are system rather than user orientated
2451                  */
2452                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2453
2454                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2455                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2456                                 preferred_zone, migratetype);
2457                 if (page) {
2458                         goto got_pg;
2459                 }
2460         }
2461
2462         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2463         if (!wait)
2464                 goto nopage;
2465
2466         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2467         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2468                 goto nopage;
2469
2470         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2471         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2472                 goto nopage;
2473
2474         /*
2475          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2476          * attempts after direct reclaim are synchronous
2477          */
2478         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2479                                         zonelist, high_zoneidx,
2480                                         nodemask,
2481                                         alloc_flags, preferred_zone,
2482                                         migratetype, sync_migration,
2483                                         &contended_compaction,
2484                                         &deferred_compaction,
2485                                         &did_some_progress);
2486         if (page)
2487                 goto got_pg;
2488         sync_migration = true;
2489
2490         /*
2491          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2492          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2493          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2494          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2495          */
2496         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2497             (gfp_mask & (__GFP_MOVABLE|__GFP_REPEAT)) == __GFP_MOVABLE)
2498                 goto nopage;
2499
2500         /* Try direct reclaim and then allocating */
2501         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2502                                         zonelist, high_zoneidx,
2503                                         nodemask,
2504                                         alloc_flags, preferred_zone,
2505                                         migratetype, &did_some_progress);
2506         if (page)
2507                 goto got_pg;
2508
2509         /*
2510          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2511          * running out of options and have to consider going OOM
2512          */
2513         if (!did_some_progress) {
2514                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2515                         if (oom_killer_disabled)
2516                                 goto nopage;
2517                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2518                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2519                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2520                                 goto nopage;
2521                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2522                                         zonelist, high_zoneidx,
2523                                         nodemask, preferred_zone,
2524                                         migratetype);
2525                         if (page)
2526                                 goto got_pg;
2527
2528                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2529                                 /*
2530                                  * The oom killer is not called for high-order
2531                                  * allocations that may fail, so if no progress
2532                                  * is being made, there are no other options and
2533                                  * retrying is unlikely to help.
2534                                  */
2535                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2536                                         goto nopage;
2537                                 /*
2538                                  * The oom killer is not called for lowmem
2539                                  * allocations to prevent needlessly killing
2540                                  * innocent tasks.
2541                                  */
2542                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2543                                         goto nopage;
2544                         }
2545
2546                         goto restart;
2547                 }
2548         }
2549
2550         /* Check if we should retry the allocation */
2551         pages_reclaimed += did_some_progress;
2552         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2553                                                 pages_reclaimed)) {
2554                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2555                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2556                 goto rebalance;
2557         } else {
2558                 /*
2559                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2560                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2561                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2562                  */
2563                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2564                                         zonelist, high_zoneidx,
2565                                         nodemask,
2566                                         alloc_flags, preferred_zone,
2567                                         migratetype, sync_migration,
2568                                         &contended_compaction,
2569                                         &deferred_compaction,
2570                                         &did_some_progress);
2571                 if (page)
2572                         goto got_pg;
2573         }
2574
2575 nopage:
2576         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2577         return page;
2578 got_pg:
2579         if (kmemcheck_enabled)
2580                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2581
2582         return page;
2583 }
2584
2585 /*
2586  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2587  */
2588 struct page *
2589 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2590                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2591 {
2592         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2593         struct zone *preferred_zone;
2594         struct page *page = NULL;
2595         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2596         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2597         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2598
2599         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2600
2601         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2602
2603         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2604
2605         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2606                 return NULL;
2607
2608         /*
2609          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2610          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2611          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2612          */
2613         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2614                 return NULL;
2615
2616 retry_cpuset:
2617         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2618
2619         /* The preferred zone is used for statistics later */
2620         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2621                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2622                                 &preferred_zone);
2623         if (!preferred_zone)
2624                 goto out;
2625
2626 #ifdef CONFIG_CMA
2627         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2628                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2629 #endif
2630         /* First allocation attempt */
2631         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2632                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2633                         preferred_zone, migratetype);
2634         if (unlikely(!page))
2635                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2636                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2637                                 preferred_zone, migratetype);
2638
2639         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2640
2641 out:
2642         /*
2643          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2644          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2645          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2646          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2647          */
2648         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2649                 goto retry_cpuset;
2650
2651         return page;
2652 }
2653 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2654
2655 /*
2656  * Common helper functions.
2657  */
2658 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2659 {
2660         struct page *page;
2661
2662         /*
2663          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2664          * a highmem page
2665          */
2666         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2667
2668         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2669         if (!page)
2670                 return 0;
2671         return (unsigned long) page_address(page);
2672 }
2673 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2674
2675 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2676 {
2677         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2678 }
2679 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2680
2681 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2682 {
2683         if (put_page_testzero(page)) {
2684                 if (order == 0)
2685                         free_hot_cold_page(page, 0);
2686                 else
2687                         __free_pages_ok(page, order);
2688         }
2689 }
2690
2691 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2692
2693 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2694 {
2695         if (addr != 0) {
2696                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2697                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2698         }
2699 }
2700
2701 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2702
2703 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2704 {
2705         if (addr) {
2706                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2707                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2708
2709                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2710                 while (used < alloc_end) {
2711                         free_page(used);
2712                         used += PAGE_SIZE;
2713                 }
2714         }
2715         return (void *)addr;
2716 }
2717
2718 /**
2719  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2720  * @size: the number of bytes to allocate
2721  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2722  *
2723  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2724  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2725  * allocate memory in power-of-two pages.
2726  *
2727  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2728  *
2729  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2730  */
2731 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2732 {
2733         unsigned int order = get_order(size);
2734         unsigned long addr;
2735
2736         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2737         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2738 }
2739 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2740
2741 /**
2742  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2743  *                         pages on a node.
2744  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2745  * @size: the number of bytes to allocate
2746  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2747  *
2748  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2749  * back.
2750  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2751  * but is not exact.
2752  */
2753 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2754 {
2755         unsigned order = get_order(size);
2756         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2757         if (!p)
2758                 return NULL;
2759         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2760 }
2761 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2762
2763 /**
2764  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2765  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2766  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2767  *
2768  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2769  */
2770 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2771 {
2772         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2773         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2774
2775         while (addr < end) {
2776                 free_page(addr);
2777                 addr += PAGE_SIZE;
2778         }
2779 }
2780 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2781
2782 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2783 {
2784         struct zoneref *z;
2785         struct zone *zone;
2786
2787         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2788         unsigned int sum = 0;
2789
2790         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2791
2792         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2793                 unsigned long size = zone->present_pages;
2794                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2795                 if (size > high)
2796                         sum += size - high;
2797         }
2798
2799         return sum;
2800 }
2801
2802 /*
2803  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2804  */
2805 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2806 {
2807         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2808 }
2809 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2810
2811 /*
2812  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2813  */
2814 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2815 {
2816         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2817 }
2818
2819 static inline void show_node(struct zone *zone)
2820 {
2821         if (NUMA_BUILD)
2822                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2823 }
2824
2825 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2826 {
2827         val->totalram = totalram_pages;
2828         val->sharedram = 0;
2829         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2830         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2831         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2832         val->freehigh = nr_free_highpages();
2833         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2834 }
2835
2836 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2837
2838 #ifdef CONFIG_NUMA
2839 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2840 {
2841         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2842
2843         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2844         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2845 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2846         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2847         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2848                         NR_FREE_PAGES);
2849 #else
2850         val->totalhigh = 0;
2851         val->freehigh = 0;
2852 #endif
2853         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2854 }
2855 #endif
2856
2857 /*
2858  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2859  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2860  */
2861 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2862 {
2863         bool ret = false;
2864         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2865
2866         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2867                 goto out;
2868
2869         do {
2870                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2871                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2872         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2873 out:
2874         return ret;
2875 }
2876
2877 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2878
2879 /*
2880  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2881  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2882  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2883  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2884  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2885  */
2886 void show_free_areas(unsigned int filter)
2887 {
2888         int cpu;
2889         struct zone *zone;
2890
2891         for_each_populated_zone(zone) {
2892                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2893                         continue;
2894                 show_node(zone);
2895                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2896
2897                 for_each_online_cpu(cpu) {
2898                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2899
2900                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2901
2902                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2903                                cpu, pageset->pcp.high,
2904                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2905                 }
2906         }
2907
2908         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2909                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2910                 " unevictable:%lu"
2911                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2912                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2913                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2914                 " free_cma:%lu\n",
2915                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2916                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2917                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2918                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2919                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2920                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2921                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2922                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2923                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2924                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2925                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2926                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2927                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2928                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2929                 global_page_state(NR_SHMEM),
2930                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2931                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2932                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2933
2934         for_each_populated_zone(zone) {
2935                 int i;
2936
2937                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2938                         continue;
2939                 show_node(zone);
2940                 printk("%s"
2941                         " free:%lukB"
2942                         " min:%lukB"
2943                         " low:%lukB"
2944                         " high:%lukB"
2945                         " active_anon:%lukB"
2946                         " inactive_anon:%lukB"
2947                         " active_file:%lukB"
2948                         " inactive_file:%lukB"
2949                         " unevictable:%lukB"
2950                         " isolated(anon):%lukB"
2951                         " isolated(file):%lukB"
2952                         " present:%lukB"
2953                         " mlocked:%lukB"
2954                         " dirty:%lukB"
2955                         " writeback:%lukB"
2956                         " mapped:%lukB"
2957                         " shmem:%lukB"
2958                         " slab_reclaimable:%lukB"
2959                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2960                         " kernel_stack:%lukB"
2961                         " pagetables:%lukB"
2962                         " unstable:%lukB"
2963                         " bounce:%lukB"
2964                         " free_cma:%lukB"
2965                         " writeback_tmp:%lukB"
2966                         " pages_scanned:%lu"
2967                         " all_unreclaimable? %s"
2968                         "\n",
2969                         zone->name,
2970                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2971                         K(min_wmark_pages(zone)),
2972                         K(low_wmark_pages(zone)),
2973                         K(high_wmark_pages(zone)),
2974                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2975                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2976                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2977                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2978                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2979                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2980                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2981                         K(zone->present_pages),
2982                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2983                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2984                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2985                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2986                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2987                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2988                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2989                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2990                                 THREAD_SIZE / 1024,
2991                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2992                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2993                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2994                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
2995                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2996                         zone->pages_scanned,
2997                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2998                         );
2999                 printk("lowmem_reserve[]:");
3000                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3001                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3002                 printk("\n");
3003         }
3004
3005         for_each_populated_zone(zone) {
3006                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3007
3008                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3009                         continue;
3010                 show_node(zone);
3011                 printk("%s: ", zone->name);
3012
3013                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3014                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3015                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
3016                         total += nr[order] << order;
3017                 }
3018                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3019                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
3020                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3021                 printk("= %lukB\n", K(total));
3022         }
3023
3024         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3025
3026         show_swap_cache_info();
3027 }
3028
3029 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3030 {
3031         zoneref->zone = zone;
3032         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3033 }
3034
3035 /*
3036  * Builds allocation fallback zone lists.
3037  *
3038  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3039  */
3040 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3041                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3042 {
3043         struct zone *zone;
3044
3045         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3046         zone_type++;
3047
3048         do {
3049                 zone_type--;
3050                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3051                 if (populated_zone(zone)) {
3052                         zoneref_set_zone(zone,
3053                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3054                         check_highest_zone(zone_type);
3055                 }
3056
3057         } while (zone_type);
3058         return nr_zones;
3059 }
3060
3061
3062 /*
3063  *  zonelist_order:
3064  *  0 = automatic detection of better ordering.
3065  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3066  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3067  *
3068  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3069  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3070  */
3071 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3072 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3073 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3074
3075 /* zonelist order in the kernel.
3076  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3077  */
3078 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3079 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3080
3081
3082 #ifdef CONFIG_NUMA
3083 /* The value user specified ....changed by config */
3084 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3085 /* string for sysctl */
3086 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3087 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3088
3089 /*
3090  * interface for configure zonelist ordering.
3091  * command line option "numa_zonelist_order"
3092  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3093  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3094  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3095  */
3096
3097 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3098 {
3099         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3100                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3101         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3102                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3103         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3104                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3105         } else {
3106                 printk(KERN_WARNING
3107                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3108                         "%s\n", s);
3109                 return -EINVAL;
3110         }
3111         return 0;
3112 }
3113
3114 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3115 {
3116         int ret;
3117
3118         if (!s)
3119                 return 0;
3120
3121         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3122         if (ret == 0)
3123                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3124
3125         return ret;
3126 }
3127 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3128
3129 /*
3130  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3131  */
3132 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3133                 void __user *buffer, size_t *length,
3134                 loff_t *ppos)
3135 {
3136         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3137         int ret;
3138         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3139
3140         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3141         if (write)
3142                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3143         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3144         if (ret)
3145                 goto out;
3146         if (write) {
3147                 int oldval = user_zonelist_order;
3148                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3149                         /*
3150                          * bogus value.  restore saved string
3151                          */
3152                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3153                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3154                         user_zonelist_order = oldval;
3155                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3156                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3157                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3158                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3159                 }
3160         }
3161 out:
3162         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3163         return ret;
3164 }
3165
3166
3167 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3168 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3169
3170 /**
3171  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3172  * @node: node whose fallback list we're appending
3173  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3174  *
3175  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3176  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3177  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3178  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3179  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3180  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3181  * on them otherwise.
3182  * It returns -1 if no node is found.
3183  */
3184 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3185 {
3186         int n, val;
3187         int min_val = INT_MAX;
3188         int best_node = -1;
3189         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3190
3191         /* Use the local node if we haven't already */
3192         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3193                 node_set(node, *used_node_mask);
3194                 return node;
3195         }
3196
3197         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3198
3199                 /* Don't want a node to appear more than once */
3200                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3201                         continue;
3202
3203                 /* Use the distance array to find the distance */
3204                 val = node_distance(node, n);
3205
3206                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3207                 val += (n < node);
3208
3209                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3210                 tmp = cpumask_of_node(n);
3211                 if (!cpumask_empty(tmp))
3212                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3213
3214                 /* Slight preference for less loaded node */
3215                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3216                 val += node_load[n];
3217
3218                 if (val < min_val) {
3219                         min_val = val;
3220                         best_node = n;
3221                 }
3222         }
3223
3224         if (best_node >= 0)
3225                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3226
3227         return best_node;
3228 }
3229
3230
3231 /*
3232  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3233  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3234  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3235  */
3236 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3237 {
3238         int j;
3239         struct zonelist *zonelist;
3240
3241         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3242         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3243                 ;
3244         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3245                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3246         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3247         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3248 }
3249
3250 /*
3251  * Build gfp_thisnode zonelists
3252  */
3253 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3254 {
3255         int j;
3256         struct zonelist *zonelist;
3257
3258         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3259         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3260         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3261         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3262 }
3263
3264 /*
3265  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3266  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3267  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3268  * may still exist in local DMA zone.
3269  */
3270 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3271
3272 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3273 {
3274         int pos, j, node;
3275         int zone_type;          /* needs to be signed */
3276         struct zone *z;
3277         struct zonelist *zonelist;
3278
3279         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3280         pos = 0;
3281         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3282                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3283                         node = node_order[j];
3284                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3285                         if (populated_zone(z)) {
3286                                 zoneref_set_zone(z,
3287                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3288                                 check_highest_zone(zone_type);
3289                         }
3290                 }
3291         }
3292         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3293         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3294 }
3295
3296 static int default_zonelist_order(void)
3297 {
3298         int nid, zone_type;
3299         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3300         struct zone *z;
3301         int average_size;
3302         /*
3303          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3304          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3305          * into OOM very easily.
3306          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3307          */
3308         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3309         low_kmem_size = 0;
3310         total_size = 0;
3311         for_each_online_node(nid) {
3312                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3313                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3314                         if (populated_zone(z)) {
3315                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3316                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3317                                 total_size += z->present_pages;
3318                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3319                                 /*
3320                                  * If any node has only lowmem, then node order
3321                                  * is preferred to allow kernel allocations
3322                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3323                                  * on other nodes when there is an abundance of
3324                                  * lowmem available to allocate from.
3325                                  */
3326                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3327                         }
3328                 }
3329         }
3330         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3331             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3332                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3333         /*
3334          * look into each node's config.
3335          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3336          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3337          */
3338         average_size = total_size /
3339                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3340         for_each_online_node(nid) {
3341                 low_kmem_size = 0;
3342                 total_size = 0;
3343                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3344                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3345                         if (populated_zone(z)) {
3346                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3347                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3348                                 total_size += z->present_pages;
3349                         }
3350                 }
3351                 if (low_kmem_size &&
3352                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3353                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3354                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3355         }
3356         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3357 }
3358
3359 static void set_zonelist_order(void)
3360 {
3361         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3362                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3363         else
3364                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3365 }
3366
3367 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3368 {
3369         int j, node, load;
3370         enum zone_type i;
3371         nodemask_t used_mask;
3372         int local_node, prev_node;
3373         struct zonelist *zonelist;
3374         int order = current_zonelist_order;
3375
3376         /* initialize zonelists */
3377         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3378                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3379                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3380                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3381         }
3382
3383         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3384         local_node = pgdat->node_id;
3385         load = nr_online_nodes;
3386         prev_node = local_node;
3387         nodes_clear(used_mask);
3388
3389         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3390         j = 0;
3391
3392         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3393                 /*
3394                  * We don't want to pressure a particular node.
3395                  * So adding penalty to the first node in same
3396                  * distance group to make it round-robin.
3397                  */
3398                 if (node_distance(local_node, node) !=
3399                     node_distance(local_node, prev_node))
3400                         node_load[node] = load;
3401
3402                 prev_node = node;
3403                 load--;
3404                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3405                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3406                 else
3407                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3408         }
3409
3410         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3411                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3412                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3413         }
3414
3415         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3416 }
3417
3418 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3419 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3420 {
3421         struct zonelist *zonelist;
3422         struct zonelist_cache *zlc;
3423         struct zoneref *z;
3424
3425         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3426         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3427         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3428         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3429                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3430 }
3431
3432 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3433 /*
3434  * Return node id of node used for "local" allocations.
3435  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3436  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3437  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3438  */
3439 int local_memory_node(int node)
3440 {
3441         struct zone *zone;
3442
3443         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3444                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3445                                    NULL,
3446                                    &zone);
3447         return zone->node;
3448 }
3449 #endif
3450
3451 #else   /* CONFIG_NUMA */
3452
3453 static void set_zonelist_order(void)
3454 {
3455         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3456 }
3457
3458 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3459 {
3460         int node, local_node;
3461         enum zone_type j;
3462         struct zonelist *zonelist;
3463
3464         local_node = pgdat->node_id;
3465
3466         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3467         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3468
3469         /*
3470          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3471          * of all the other nodes.
3472          * We don't want to pressure a particular node, so when
3473          * building the zones for node N, we make sure that the
3474          * zones coming right after the local ones are those from
3475          * node N+1 (modulo N)
3476          */
3477         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3478                 if (!node_online(node))
3479                         continue;
3480                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3481                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3482         }
3483         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3484                 if (!node_online(node))
3485                         continue;
3486                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3487                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3488         }
3489
3490         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3491         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3492 }
3493
3494 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3495 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3496 {
3497         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3498 }
3499
3500 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3501
3502 /*
3503  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3504  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3505  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3506  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3507  * with interrupts disabled.
3508  *
3509  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3510  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3511  * hotplugged processors.
3512  *
3513  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3514  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3515  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3516  */
3517 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3518 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3519 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3520
3521 /*
3522  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3523  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3524  */
3525 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3526
3527 /* return values int ....just for stop_machine() */
3528 static int __build_all_zonelists(void *data)
3529 {
3530         int nid;
3531         int cpu;
3532         pg_data_t *self = data;
3533
3534 #ifdef CONFIG_NUMA
3535         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3536 #endif
3537
3538         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3539                 build_zonelists(self);
3540                 build_zonelist_cache(self);
3541         }
3542
3543         for_each_online_node(nid) {
3544                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3545
3546                 build_zonelists(pgdat);
3547                 build_zonelist_cache(pgdat);
3548         }
3549
3550         /*
3551          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3552          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3553          * each zone will be allocated later when the per cpu
3554          * allocator is available.
3555          *
3556          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3557          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3558          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3559          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3560          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3561          * (a chicken-egg dilemma).
3562          */
3563         for_each_possible_cpu(cpu) {
3564                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3565
3566 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3567                 /*
3568                  * We now know the "local memory node" for each node--
3569                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3570                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3571                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3572                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3573                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3574                  */
3575                 if (cpu_online(cpu))
3576                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3577 #endif
3578         }
3579
3580         return 0;
3581 }
3582
3583 /*
3584  * Called with zonelists_mutex held always
3585  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3586  */
3587 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3588 {
3589         set_zonelist_order();
3590
3591         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3592                 __build_all_zonelists(NULL);
3593                 mminit_verify_zonelist();
3594                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3595         } else {
3596                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3597                    of zonelist */
3598 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3599                 if (zone)
3600                         setup_zone_pageset(zone);
3601 #endif
3602                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3603                 /* cpuset refresh routine should be here */
3604         }
3605         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3606         /*
3607          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3608          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3609          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3610          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3611          * disabled and enable it later
3612          */
3613         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3614                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3615         else
3616                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3617
3618         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3619                 "Total pages: %ld\n",
3620                         nr_online_nodes,
3621                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3622                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3623                         vm_total_pages);
3624 #ifdef CONFIG_NUMA
3625         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3626 #endif
3627 }
3628
3629 /*
3630  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3631  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3632  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3633  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3634  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3635  * conservative, even though it seems large.
3636  *
3637  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3638  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3639  */
3640 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3641
3642 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3643 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3644 {
3645         unsigned long size = 1;
3646
3647         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3648
3649         while (size < pages)
3650                 size <<= 1;
3651
3652         /*
3653          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3654          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3655          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3656          */
3657         size = min(size, 4096UL);
3658
3659         return max(size, 4UL);
3660 }
3661 #else
3662 /*
3663  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3664  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3665  *
3666  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3667  *
3668  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3669  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3670  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3671  *
3672  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3673  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3674  *
3675  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3676  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3677  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3678  */
3679 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3680 {
3681         return 4096UL;
3682 }
3683 #endif
3684
3685 /*
3686  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3687  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3688  * hash function before the remainder is taken.
3689  */
3690 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3691 {
3692         return ffz(~size);
3693 }
3694
3695 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3696
3697 /*
3698  * Check if a pageblock contains reserved pages
3699  */
3700 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3701 {
3702         unsigned long pfn;
3703
3704         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3705                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3706                         return 1;
3707         }
3708         return 0;
3709 }
3710
3711 /*
3712  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3713  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3714  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3715  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3716  * blocks as reclaim kicks in
3717  */
3718 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3719 {
3720         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3721         struct page *page;
3722         unsigned long block_migratetype;
3723         int reserve;
3724
3725         /*
3726          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3727          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3728          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3729          * the block.
3730          */
3731         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3732         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3733         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3734         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3735                                                         pageblock_order;
3736
3737         /*
3738          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3739          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3740          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3741          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3742          * future allocation of hugepages at runtime.
3743          */
3744         reserve = min(2, reserve);
3745
3746         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3747                 if (!pfn_valid(pfn))
3748                         continue;
3749                 page = pfn_to_page(pfn);
3750
3751                 /* Watch out for overlapping nodes */
3752                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3753                         continue;
3754
3755                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3756
3757                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3758                 if (reserve > 0) {
3759                         /*
3760                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3761                          * them.
3762                          */
3763                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3764                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3765                                 continue;
3766
3767                         /* If this block is reserved, account for it */
3768                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3769                                 reserve--;
3770                                 continue;
3771                         }
3772
3773                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3774                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3775                                 set_pageblock_migratetype(page,
3776                                                         MIGRATE_RESERVE);
3777                                 move_freepages_block(zone, page,
3778                                                         MIGRATE_RESERVE);
3779                                 reserve--;
3780                                 continue;
3781                         }
3782                 }
3783
3784                 /*
3785                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3786                  * take it back
3787                  */
3788                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3789                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3790                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3791                 }
3792         }
3793 }
3794
3795 /*
3796  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3797  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3798  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3799  */
3800 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3801                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3802 {
3803         struct page *page;
3804         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3805         unsigned long pfn;
3806         struct zone *z;
3807
3808         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3809                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3810
3811         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3812         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3813                 /*
3814                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3815                  * handed to this function.  They do not
3816                  * exist on hotplugged memory.
3817                  */
3818                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3819                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3820                                 continue;
3821                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3822                                 continue;
3823                 }
3824                 page = pfn_to_page(pfn);
3825                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3826                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3827                 init_page_count(page);
3828                 reset_page_mapcount(page);
3829                 SetPageReserved(page);
3830                 /*
3831                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3832                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3833                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3834                  * the address space during boot when many long-lived
3835                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3836                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3837                  * setup_zone_migrate_reserve()
3838                  *
3839                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3840                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3841                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3842                  * pfn out of zone.
3843                  */
3844                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3845                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3846                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3847                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3848
3849                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3850 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3851                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3852                 if (!is_highmem_idx(zone))
3853                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3854 #endif
3855         }
3856 }
3857
3858 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3859 {
3860         int order, t;
3861         for_each_migratetype_order(order, t) {
3862                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3863                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3864         }
3865 }
3866
3867 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3868 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3869         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3870 #endif
3871
3872 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3873 {
3874 #ifdef CONFIG_MMU
3875         int batch;
3876
3877         /*
3878          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3879          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3880          *
3881          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3882          */
3883         batch = zone->present_pages / 1024;
3884         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3885                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3886         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3887         if (batch < 1)
3888                 batch = 1;
3889
3890         /*
3891          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3892          * of 2 value was found to be more likely to have
3893          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3894          *
3895          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3896          * batches of pages, one task can end up with a lot
3897          * of pages of one half of the possible page colors
3898          * and the other with pages of the other colors.
3899          */
3900         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3901
3902         return batch;
3903
3904 #else
3905         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3906          * conditions.
3907          *
3908          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3909          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3910          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3911          *
3912          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3913          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3914          * can be a significant delay between the individual batches being
3915          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3916          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3917          */
3918         return 0;
3919 #endif
3920 }
3921
3922 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3923 {
3924         struct per_cpu_pages *pcp;
3925         int migratetype;
3926
3927         memset(p, 0, sizeof(*p));
3928
3929         pcp = &p->pcp;
3930         pcp->count = 0;
3931         pcp->high = 6 * batch;
3932         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3933         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3934                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3935 }
3936
3937 /*
3938  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3939  * to the value high for the pageset p.
3940  */
3941
3942 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3943                                 unsigned long high)
3944 {
3945         struct per_cpu_pages *pcp;
3946
3947         pcp = &p->pcp;
3948         pcp->high = high;
3949         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3950         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3951                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3952 }
3953
3954 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3955 {
3956         int cpu;
3957
3958         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3959
3960         for_each_possible_cpu(cpu) {
3961                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3962
3963                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3964
3965                 if (percpu_pagelist_fraction)
3966                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3967                                 (zone->present_pages /
3968                                         percpu_pagelist_fraction));
3969         }
3970 }
3971
3972 /*
3973  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3974  * Before this call only boot pagesets were available.
3975  */
3976 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3977 {
3978         struct zone *zone;
3979
3980         for_each_populated_zone(zone)
3981                 setup_zone_pageset(zone);
3982 }
3983
3984 static noinline __init_refok
3985 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3986 {
3987         int i;
3988         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3989         size_t alloc_size;
3990
3991         /*
3992          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3993          * per zone.
3994          */
3995         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3996                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3997         zone->wait_table_bits =
3998                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3999         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4000                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4001
4002         if (!slab_is_available()) {
4003                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4004                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4005         } else {
4006                 /*
4007                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4008                  * via memory hot-add.
4009                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4010                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4011                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4012                  * node itself as well.
4013                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4014                  * necessary.
4015                  */
4016                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4017         }
4018         if (!zone->wait_table)
4019                 return -ENOMEM;
4020
4021         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4022                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4023
4024         return 0;
4025 }
4026
4027 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4028 {
4029         /*
4030          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4031          * relies on the ability of the linker to provide the
4032          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4033          */
4034         zone->pageset = &boot_pageset;
4035
4036         if (zone->present_pages)
4037                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4038                         zone->name, zone->present_pages,
4039                                          zone_batchsize(zone));
4040 }
4041
4042 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4043                                         unsigned long zone_start_pfn,
4044                                         unsigned long size,
4045                                         enum memmap_context context)
4046 {
4047         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4048         int ret;
4049         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4050         if (ret)
4051                 return ret;
4052         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4053
4054         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4055
4056         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4057                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4058                         pgdat->node_id,
4059                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4060                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4061
4062         zone_init_free_lists(zone);
4063
4064         return 0;
4065 }
4066
4067 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4068 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4069 /*
4070  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4071  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4072  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4073  * alternative
4074  */
4075 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4076 {
4077         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4078         int i, nid;
4079
4080         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4081                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4082                         return nid;
4083         /* This is a memory hole */
4084         return -1;
4085 }
4086 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4087
4088 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4089 {
4090         int nid;
4091
4092         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4093         if (nid >= 0)
4094                 return nid;
4095         /* just returns 0 */
4096         return 0;
4097 }
4098
4099 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4100 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4101 {
4102         int nid;
4103
4104         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4105         if (nid >= 0 && nid != node)
4106                 return false;
4107         return true;
4108 }
4109 #endif
4110
4111 /**
4112  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4113  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4114  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4115  *
4116  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4117  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4118  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4119  */
4120 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4121 {
4122         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4123         int i, this_nid;
4124
4125         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4126                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4127                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4128
4129                 if (start_pfn < end_pfn)
4130                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4131                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4132                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4133         }
4134 }
4135
4136 /**
4137  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4138  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4139  *
4140  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4141  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4142  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4143  */
4144 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4145 {
4146         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4147         int i, this_nid;
4148
4149         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4150                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4151 }
4152
4153 /**
4154  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4155  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4156  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4157  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4158  *
4159  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4160  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4161  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4162  * PFNs will be 0.
4163  */
4164 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4165                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4166 {
4167         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4168         int i;
4169
4170         *start_pfn = -1UL;
4171         *end_pfn = 0;
4172
4173         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4174                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4175                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4176         }
4177
4178         if (*start_pfn == -1UL)
4179                 *start_pfn = 0;
4180 }
4181
4182 /*
4183  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4184  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4185  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4186  */
4187 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4188 {
4189         int zone_index;
4190         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4191                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4192                         continue;
4193
4194                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4195                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4196                         break;
4197         }
4198
4199         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4200         movable_zone = zone_index;
4201 }
4202
4203 /*
4204  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4205  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4206  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4207  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4208  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4209  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4210  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4211  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4212  */
4213 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4214                                         unsigned long zone_type,
4215                                         unsigned long node_start_pfn,
4216                                         unsigned long node_end_pfn,
4217                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4218                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4219 {
4220         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4221         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4222                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4223                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4224                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4225                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4226                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4227
4228                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4229                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4230                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4231                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4232
4233                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4234                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4235                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4236         }
4237 }
4238
4239 /*
4240  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4241  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4242  */
4243 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4244                                         unsigned long zone_type,
4245                                         unsigned long *ignored)
4246 {
4247         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4248         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4249
4250         /* Get the start and end of the node and zone */
4251         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4252         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4253         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4254         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4255                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4256                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4257
4258         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4259         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4260                 return 0;
4261
4262         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4263         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4264         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4265
4266         /* Return the spanned pages */
4267         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4268 }
4269
4270 /*
4271  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4272  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4273  */
4274 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4275                                 unsigned long range_start_pfn,
4276                                 unsigned long range_end_pfn)
4277 {
4278         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4279         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4280         int i;
4281
4282         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4283                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4284                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4285                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4286         }
4287         return nr_absent;
4288 }
4289
4290 /**
4291  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4292  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4293  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4294  *
4295  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4296  */
4297 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4298                                                         unsigned long end_pfn)
4299 {
4300         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4301 }
4302
4303 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4304 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4305                                         unsigned long zone_type,
4306                                         unsigned long *ignored)
4307 {
4308         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4309         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4310         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4311         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4312
4313         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4314         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4315         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4316
4317         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4318                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4319                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4320         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4321 }
4322
4323 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4324 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4325                                         unsigned long zone_type,
4326                                         unsigned long *zones_size)
4327 {
4328         return zones_size[zone_type];
4329 }
4330
4331 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4332                                                 unsigned long zone_type,
4333                                                 unsigned long *zholes_size)
4334 {
4335         if (!zholes_size)
4336                 return 0;
4337
4338         return zholes_size[zone_type];
4339 }
4340
4341 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4342
4343 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4344                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4345 {
4346         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4347         enum zone_type i;
4348
4349         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4350                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4351                                                                 zones_size);
4352         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4353
4354         realtotalpages = totalpages;
4355         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4356                 realtotalpages -=
4357                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4358                                                                 zholes_size);
4359         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4360         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4361                                                         realtotalpages);
4362 }
4363
4364 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4365 /*
4366  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4367  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4368  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4369  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4370  * bytes.
4371  */
4372 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4373 {
4374         unsigned long usemapsize;
4375
4376         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4377         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4378         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4379         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4380
4381         return usemapsize / 8;
4382 }
4383
4384 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4385                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4386 {
4387         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4388         zone->pageblock_flags = NULL;
4389         if (usemapsize)
4390                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4391                                                                    usemapsize);
4392 }
4393 #else
4394 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4395                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4396 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4397
4398 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4399
4400 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4401 void __init set_pageblock_order(void)
4402 {
4403         unsigned int order;
4404
4405         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4406         if (pageblock_order)
4407                 return;
4408
4409         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4410                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4411         else
4412                 order = MAX_ORDER - 1;
4413
4414         /*
4415          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4416          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4417          * powerpc.
4418          */
4419         pageblock_order = order;
4420 }
4421 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4422
4423 /*
4424  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4425  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4426  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4427  * the kernel config
4428  */
4429 void __init set_pageblock_order(void)
4430 {
4431 }
4432
4433 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4434
4435 /*
4436  * Set up the zone data structures:
4437  *   - mark all pages reserved
4438  *   - mark all memory queues empty
4439  *   - clear the memory bitmaps
4440  *
4441  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4442  */
4443 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4444                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4445 {
4446         enum zone_type j;
4447         int nid = pgdat->node_id;
4448         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4449         int ret;
4450
4451         pgdat_resize_init(pgdat);
4452         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4453         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4454         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4455
4456         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4457                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4458                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4459
4460                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4461                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4462                                                                 zholes_size);
4463
4464                 /*
4465                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4466                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4467                  * and per-cpu initialisations
4468                  */
4469                 memmap_pages =
4470                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4471                 if (realsize >= memmap_pages) {
4472                         realsize -= memmap_pages;
4473                         if (memmap_pages)
4474                                 printk(KERN_DEBUG
4475                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4476                                        zone_names[j], memmap_pages);
4477                 } else
4478                         printk(KERN_WARNING
4479                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4480                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4481
4482                 /* Account for reserved pages */
4483                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4484                         realsize -= dma_reserve;
4485                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4486                                         zone_names[0], dma_reserve);
4487                 }
4488
4489                 if (!is_highmem_idx(j))
4490                         nr_kernel_pages += realsize;
4491                 nr_all_pages += realsize;
4492
4493                 zone->spanned_pages = size;
4494                 zone->present_pages = realsize;
4495 #ifdef CONFIG_NUMA
4496                 zone->node = nid;
4497                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4498                                                 / 100;
4499                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4500 #endif
4501                 zone->name = zone_names[j];
4502                 spin_lock_init(&zone->lock);
4503                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4504                 zone_seqlock_init(zone);
4505                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4506
4507                 zone_pcp_init(zone);
4508                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4509                 if (!size)
4510                         continue;
4511
4512                 set_pageblock_order();
4513                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4514                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4515                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4516                 BUG_ON(ret);
4517                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4518                 zone_start_pfn += size;
4519         }
4520 }
4521
4522 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4523 {
4524         /* Skip empty nodes */
4525         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4526                 return;
4527
4528 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4529         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4530         if (!pgdat->node_mem_map) {
4531                 unsigned long size, start, end;
4532                 struct page *map;
4533
4534                 /*
4535                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4536                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4537                  * for the buddy allocator to function correctly.
4538                  */
4539                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4540                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4541                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4542                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4543                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4544                 if (!map)
4545                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4546                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4547         }
4548 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4549         /*
4550          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4551          */
4552         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4553                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4554 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4555                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4556                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4557 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4558         }
4559 #endif
4560 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4561 }
4562
4563 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4564                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4565 {
4566         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4567
4568         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4569         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4570
4571         pgdat->node_id = nid;
4572         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4573         init_zone_allows_reclaim(nid);
4574         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4575
4576         alloc_node_mem_map(pgdat);
4577 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4578         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4579                 nid, (unsigned long)pgdat,
4580                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4581 #endif
4582
4583         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4584 }
4585
4586 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4587
4588 #if MAX_NUMNODES > 1
4589 /*
4590  * Figure out the number of possible node ids.
4591  */
4592 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4593 {
4594         unsigned int node;
4595         unsigned int highest = 0;
4596
4597         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4598                 highest = node;
4599         nr_node_ids = highest + 1;
4600 }
4601 #else
4602 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4603 {
4604 }
4605 #endif
4606
4607 /**
4608  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4609  *
4610  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4611  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4612  * all the nodes.
4613  *
4614  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4615  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4616  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4617  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4618  *
4619  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4620  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4621  * populated node map.
4622  *
4623  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4624  * requirement (single node).
4625  */
4626 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4627 {
4628         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4629         unsigned long start, end, mask;
4630         int last_nid = -1;
4631         int i, nid;
4632
4633         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4634                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4635                         last_nid = nid;
4636                         last_end = end;
4637                         continue;
4638                 }
4639
4640                 /*
4641                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4642                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4643                  * too coarse to separate the current node from the last.
4644                  */
4645                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4646                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4647                         mask <<= 1;
4648
4649                 /* accumulate all internode masks */
4650                 accl_mask |= mask;
4651         }
4652
4653         /* convert mask to number of pages */
4654         return ~accl_mask + 1;
4655 }
4656
4657 /* Find the lowest pfn for a node */
4658 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4659 {
4660         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4661         unsigned long start_pfn;
4662         int i;
4663
4664         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4665                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4666
4667         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4668                 printk(KERN_WARNING
4669                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4670                 return 0;
4671         }
4672
4673         return min_pfn;
4674 }
4675
4676 /**
4677  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4678  *
4679  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4680  * add_active_range().
4681  */
4682 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4683 {
4684         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4685 }
4686
4687 /*
4688  * early_calculate_totalpages()
4689  * Sum pages in active regions for movable zone.
4690  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4691  */
4692 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4693 {
4694         unsigned long totalpages = 0;
4695         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4696         int i, nid;
4697
4698         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4699                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4700
4701                 totalpages += pages;
4702                 if (pages)
4703                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4704         }
4705         return totalpages;
4706 }
4707
4708 /*
4709  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4710  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4711  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4712  * others
4713  */
4714 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4715 {
4716         int i, nid;
4717         unsigned long usable_startpfn;
4718         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4719         /* save the state before borrow the nodemask */
4720         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4721         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4722         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4723
4724         /*
4725          * If movablecore was specified, calculate what size of
4726          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4727          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4728          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4729          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4730          * what movablecore would have allowed.
4731          */
4732         if (required_movablecore) {
4733                 unsigned long corepages;
4734
4735                 /*
4736                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4737                  * was requested by the user
4738                  */
4739                 required_movablecore =
4740                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4741                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4742
4743                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4744         }
4745
4746         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4747         if (!required_kernelcore)
4748                 goto out;
4749
4750         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4751         find_usable_zone_for_movable();
4752         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4753
4754 restart:
4755         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4756         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4757         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4758                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4759
4760                 /*
4761                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4762                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4763                  * amount of memory for the kernel
4764                  */
4765                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4766                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4767
4768                 /*
4769                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4770                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4771                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4772                  */
4773                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4774
4775                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4776                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4777                         unsigned long size_pages;
4778
4779                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4780                         if (start_pfn >= end_pfn)
4781                                 continue;
4782
4783                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4784                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4785                                 unsigned long kernel_pages;
4786                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4787                                                                 - start_pfn;
4788
4789                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4790                                                         kernelcore_remaining);
4791                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4792                                                         required_kernelcore);
4793
4794                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4795                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4796
4797                                         /*
4798                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4799                                          * that if we have to rebalance
4800                                          * kernelcore across nodes, we will
4801                                          * not double account here
4802                                          */
4803                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4804                                         continue;
4805                                 }
4806                                 start_pfn = usable_startpfn;
4807                         }
4808
4809                         /*
4810                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4811                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4812                          * number of pages used as kernelcore
4813                          */
4814                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4815                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4816                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4817                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4818
4819                         /*
4820                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4821                          * break if the kernelcore for this node has been
4822                          * satisified
4823                          */
4824                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4825                                                                 size_pages);
4826                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4827                         if (!kernelcore_remaining)
4828                                 break;
4829                 }
4830         }
4831
4832         /*
4833          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4834          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4835          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4836          * satisified
4837          */
4838         usable_nodes--;
4839         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4840                 goto restart;
4841
4842         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4843         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4844                 zone_movable_pfn[nid] =
4845                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4846
4847 out:
4848         /* restore the node_state */
4849         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4850 }
4851
4852 /* Any regular memory on that node ? */
4853 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4854 {
4855 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4856         enum zone_type zone_type;
4857
4858         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4859                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4860                 if (zone->present_pages) {
4861                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4862                         break;
4863                 }
4864         }
4865 #endif
4866 }
4867
4868 /**
4869  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4870  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4871  *
4872  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4873  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4874  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4875  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4876  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4877  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4878  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4879  * at arch_max_dma_pfn.
4880  */
4881 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4882 {
4883         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4884         int i, nid;
4885
4886         /* Record where the zone boundaries are */
4887         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4888                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4889         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4890                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4891         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4892         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4893         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4894                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4895                         continue;
4896                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4897                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4898                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4899                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4900         }
4901         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4902         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4903
4904         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4905         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4906         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4907
4908         /* Print out the zone ranges */
4909         printk("Zone ranges:\n");
4910         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4911                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4912                         continue;
4913                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4914                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4915                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4916                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4917                 else
4918                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4919                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4920                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4921                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4922         }
4923
4924         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4925         printk("Movable zone start for each node\n");
4926         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4927                 if (zone_movable_pfn[i])
4928                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4929                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4930         }
4931
4932         /* Print out the early node map */
4933         printk("Early memory node ranges\n");
4934         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4935                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4936                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4937
4938         /* Initialise every node */
4939         mminit_verify_pageflags_layout();
4940         setup_nr_node_ids();
4941         for_each_online_node(nid) {
4942                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4943                 free_area_init_node(nid, NULL,
4944                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4945
4946                 /* Any memory on that node */
4947                 if (pgdat->node_present_pages)
4948                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4949                 check_for_regular_memory(pgdat);
4950         }
4951 }
4952
4953 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4954 {
4955         unsigned long long coremem;
4956         if (!p)
4957                 return -EINVAL;
4958
4959         coremem = memparse(p, &p);
4960         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4961
4962         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4963         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4964
4965         return 0;
4966 }
4967
4968 /*
4969  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4970  * cannot be reclaimed or migrated.
4971  */
4972 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4973 {
4974         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4975 }
4976
4977 /*
4978  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4979  * can be reclaimed or migrated.
4980  */
4981 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4982 {
4983         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4984 }
4985
4986 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4987 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4988
4989 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4990
4991 /**
4992  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4993  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4994  *
4995  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4996  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4997  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4998  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4999  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5000  * smaller per-cpu batchsize.
5001  */
5002 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5003 {
5004         dma_reserve = new_dma_reserve;
5005 }
5006
5007 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5008 {
5009         free_area_init_node(0, zones_size,
5010                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5011 }
5012
5013 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5014                                  unsigned long action, void *hcpu)
5015 {
5016         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5017
5018         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5019                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5020                 drain_pages(cpu);
5021
5022                 /*
5023                  * Spill the event counters of the dead processor
5024                  * into the current processors event counters.
5025                  * This artificially elevates the count of the current
5026                  * processor.
5027                  */
5028                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5029
5030                 /*
5031                  * Zero the differential counters of the dead processor
5032                  * so that the vm statistics are consistent.
5033                  *
5034                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5035                  * race with what we are doing.
5036                  */
5037                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5038         }
5039         return NOTIFY_OK;
5040 }
5041
5042 void __init page_alloc_init(void)
5043 {
5044         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5045 }
5046
5047 /*
5048  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5049  *      or min_free_kbytes changes.
5050  */
5051 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5052 {
5053         struct pglist_data *pgdat;
5054         unsigned long reserve_pages = 0;
5055         enum zone_type i, j;
5056
5057         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5058                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5059                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5060                         unsigned long max = 0;
5061
5062                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5063                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5064                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5065                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5066                         }
5067
5068                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5069                         max += high_wmark_pages(zone);
5070
5071                         if (max > zone->present_pages)
5072                                 max = zone->present_pages;
5073                         reserve_pages += max;
5074                         /*
5075                          * Lowmem reserves are not available to
5076                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5077                          * kswapd tries to balance zones to their high
5078                          * watermark.  As a result, neither should be
5079                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5080                          * situation where reclaim has to clean pages
5081                          * in order to balance the zones.
5082                          */
5083                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5084                 }
5085         }
5086         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5087         totalreserve_pages = reserve_pages;
5088 }
5089
5090 /*
5091  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5092  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5093  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5094  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5095  */
5096 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5097 {
5098         struct pglist_data *pgdat;
5099         enum zone_type j, idx;
5100
5101         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5102                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5103                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5104                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5105
5106                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5107
5108                         idx = j;
5109                         while (idx) {
5110                                 struct zone *lower_zone;
5111
5112                                 idx--;
5113
5114                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5115                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5116
5117                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5118                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5119                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5120                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5121                         }
5122                 }
5123         }
5124
5125         /* update totalreserve_pages */
5126         calculate_totalreserve_pages();
5127 }
5128
5129 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5130 {
5131         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5132         unsigned long lowmem_pages = 0;
5133         struct zone *zone;
5134         unsigned long flags;
5135
5136         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5137         for_each_zone(zone) {
5138                 if (!is_highmem(zone))
5139                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5140         }
5141
5142         for_each_zone(zone) {
5143                 u64 tmp;
5144
5145                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5146                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5147                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5148                 if (is_highmem(zone)) {
5149                         /*
5150                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5151                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5152                          * value here.
5153                          *
5154                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5155                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5156                          * not be capped for highmem.
5157                          */
5158                         int min_pages;
5159
5160                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5161                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5162                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5163                         if (min_pages > 128)
5164                                 min_pages = 128;
5165                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5166                 } else {
5167                         /*
5168                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5169                          * proportionate to the zone's size.
5170                          */
5171                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5172                 }
5173
5174                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5175                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5176
5177                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5178                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5179                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5180
5181                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5182                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5183         }
5184
5185         /* update totalreserve_pages */
5186         calculate_totalreserve_pages();
5187 }
5188
5189 /**
5190  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5191  * or when memory is hot-{added|removed}
5192  *
5193  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5194  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5195  */
5196 void setup_per_zone_wmarks(void)
5197 {
5198         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5199         __setup_per_zone_wmarks();
5200         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5201 }
5202
5203 /*
5204  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5205  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5206  * to be referenced again before it is swapped out.
5207  *
5208  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5209  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5210  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5211  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5212  *
5213  * total     target    max
5214  * memory    ratio     inactive anon
5215  * -------------------------------------
5216  *   10MB       1         5MB
5217  *  100MB       1        50MB
5218  *    1GB       3       250MB
5219  *   10GB      10       0.9GB
5220  *  100GB      31         3GB
5221  *    1TB     101        10GB
5222  *   10TB     320        32GB
5223  */
5224 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5225 {
5226         unsigned int gb, ratio;
5227
5228         /* Zone size in gigabytes */
5229         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5230         if (gb)
5231                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5232         else
5233                 ratio = 1;
5234
5235         zone->inactive_ratio = ratio;
5236 }
5237
5238 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5239 {
5240         struct zone *zone;
5241
5242         for_each_zone(zone)
5243                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5244 }
5245
5246 /*
5247  * Initialise min_free_kbytes.
5248  *
5249  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5250  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5251  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5252  *
5253  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5254  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5255  *
5256  * which yields
5257  *
5258  * 16MB:        512k
5259  * 32MB:        724k
5260  * 64MB:        1024k
5261  * 128MB:       1448k
5262  * 256MB:       2048k
5263  * 512MB:       2896k
5264  * 1024MB:      4096k
5265  * 2048MB:      5792k
5266  * 4096MB:      8192k
5267  * 8192MB:      11584k
5268  * 16384MB:     16384k
5269  */
5270 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5271 {
5272         unsigned long lowmem_kbytes;
5273
5274         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5275
5276         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5277         if (min_free_kbytes < 128)
5278                 min_free_kbytes = 128;
5279         if (min_free_kbytes > 65536)
5280                 min_free_kbytes = 65536;
5281         setup_per_zone_wmarks();
5282         refresh_zone_stat_thresholds();
5283         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5284         setup_per_zone_inactive_ratio();
5285         return 0;
5286 }
5287 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5288
5289 /*
5290  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5291  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5292  *      changes.
5293  */
5294 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5295         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5296 {
5297         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5298         if (write)
5299                 setup_per_zone_wmarks();
5300         return 0;
5301 }
5302
5303 #ifdef CONFIG_NUMA
5304 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5305         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5306 {
5307         struct zone *zone;
5308         int rc;
5309
5310         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5311         if (rc)
5312                 return rc;
5313
5314         for_each_zone(zone)
5315                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5316                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5317         return 0;
5318 }
5319
5320 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5321         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5322 {
5323         struct zone *zone;
5324         int rc;
5325
5326         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5327         if (rc)
5328                 return rc;
5329
5330         for_each_zone(zone)
5331                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5332                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5333         return 0;
5334 }
5335 #endif
5336
5337 /*
5338  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5339  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5340  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5341  *
5342  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5343  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5344  * if in function of the boot time zone sizes.
5345  */
5346 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5347         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5348 {
5349         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5350         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5351         return 0;
5352 }
5353
5354 /*
5355  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5356  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5357  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5358  */
5359
5360 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5361         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5362 {
5363         struct zone *zone;
5364         unsigned int cpu;
5365         int ret;
5366
5367         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5368         if (!write || (ret < 0))
5369                 return ret;
5370         for_each_populated_zone(zone) {
5371                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5372                         unsigned long  high;
5373                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5374                         setup_pagelist_highmark(
5375                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5376                 }
5377         }
5378         return 0;
5379 }
5380
5381 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5382
5383 #ifdef CONFIG_NUMA
5384 static int __init set_hashdist(char *str)
5385 {
5386         if (!str)
5387                 return 0;
5388         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5389         return 1;
5390 }
5391 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5392 #endif
5393
5394 /*
5395  * allocate a large system hash table from bootmem
5396  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5397  *   quantity of entries
5398  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5399  */
5400 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5401                                      unsigned long bucketsize,
5402                                      unsigned long numentries,
5403                                      int scale,
5404                                      int flags,
5405                                      unsigned int *_hash_shift,
5406                                      unsigned int *_hash_mask,
5407                                      unsigned long low_limit,
5408                                      unsigned long high_limit)
5409 {
5410         unsigned long long max = high_limit;
5411         unsigned long log2qty, size;
5412         void *table = NULL;
5413
5414         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5415         if (!numentries) {
5416                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5417                 numentries = nr_kernel_pages;
5418                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5419                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5420                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5421
5422                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5423                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5424                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5425                 else
5426                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5427
5428                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5429                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5430                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5431                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5432                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5433                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5434                                 BUG_ON(!numentries);
5435                         }
5436                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5437                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5438         }
5439         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5440
5441         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5442         if (max == 0) {
5443                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5444                 do_div(max, bucketsize);
5445         }
5446         max = min(max, 0x80000000ULL);
5447
5448         if (numentries < low_limit)
5449                 numentries = low_limit;
5450         if (numentries > max)
5451                 numentries = max;
5452
5453         log2qty = ilog2(numentries);
5454
5455         do {
5456                 size = bucketsize << log2qty;
5457                 if (flags & HASH_EARLY)
5458                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5459                 else if (hashdist)
5460                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5461                 else {
5462                         /*
5463                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5464                          * some pages at the end of hash table which
5465                          * alloc_pages_exact() automatically does
5466                          */
5467                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5468                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5469                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5470                         }
5471                 }
5472         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5473
5474         if (!table)
5475                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5476
5477         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5478                tablename,
5479                (1UL << log2qty),
5480                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5481                size);
5482
5483         if (_hash_shift)
5484                 *_hash_shift = log2qty;
5485         if (_hash_mask)
5486                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5487
5488         return table;
5489 }
5490
5491 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5492 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5493                                                         unsigned long pfn)
5494 {
5495 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5496         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5497 #else
5498         return zone->pageblock_flags;
5499 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5500 }
5501
5502 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5503 {
5504 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5505         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5506         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5507 #else
5508         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5509         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5510 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5511 }
5512
5513 /**
5514  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5515  * @page: The page within the block of interest
5516  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5517  * @end_bitidx: The last bit of interest
5518  * returns pageblock_bits flags
5519  */
5520 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5521                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5522 {
5523         struct zone *zone;
5524         unsigned long *bitmap;
5525         unsigned long pfn, bitidx;
5526         unsigned long flags = 0;
5527         unsigned long value = 1;
5528
5529         zone = page_zone(page);
5530         pfn = page_to_pfn(page);
5531         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5532         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5533
5534         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5535                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5536                         flags |= value;
5537
5538         return flags;
5539 }
5540
5541 /**
5542  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5543  * @page: The page within the block of interest
5544  * @start_bitidx: The first bit of interest
5545  * @end_bitidx: The last bit of interest
5546  * @flags: The flags to set
5547  */
5548 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5549                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5550 {
5551         struct zone *zone;
5552         unsigned long *bitmap;
5553         unsigned long pfn, bitidx;
5554         unsigned long value = 1;
5555
5556         zone = page_zone(page);
5557         pfn = page_to_pfn(page);
5558         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5559         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5560         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5561         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5562
5563         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5564                 if (flags & value)
5565                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5566                 else
5567                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5568 }
5569
5570 /*
5571  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5572  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5573  *
5574  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5575  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5576  * expect this function should be exact.
5577  */
5578 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5579 {
5580         unsigned long pfn, iter, found;
5581         int mt;
5582
5583         /*
5584          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5585          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5586          */
5587         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5588                 return false;
5589         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5590         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5591                 return false;
5592
5593         pfn = page_to_pfn(page);
5594         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5595                 unsigned long check = pfn + iter;
5596
5597                 if (!pfn_valid_within(check))
5598                         continue;
5599
5600                 page = pfn_to_page(check);
5601                 /*
5602                  * We can't use page_count without pin a page
5603                  * because another CPU can free compound page.
5604                  * This check already skips compound tails of THP
5605                  * because their page->_count is zero at all time.
5606                  */
5607                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5608                         if (PageBuddy(page))
5609                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5610                         continue;
5611                 }
5612
5613                 if (!PageLRU(page))
5614                         found++;
5615                 /*
5616                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5617                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5618                  * and it still to be fixed.
5619                  */
5620                 /*
5621                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5622                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5623                  *
5624                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5625                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5626                  * page at boot.
5627                  */
5628                 if (found > count)
5629                         return true;
5630         }
5631         return false;
5632 }
5633
5634 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5635 {
5636         struct zone *zone;
5637         unsigned long pfn;
5638
5639         /*
5640          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5641          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5642          * the zone but still within the section.
5643          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5644          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5645          */
5646         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5647                 return false;
5648
5649         zone = page_zone(page);
5650         pfn = page_to_pfn(page);
5651         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5652                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5653                 return false;
5654
5655         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0);
5656 }
5657
5658 #ifdef CONFIG_CMA
5659
5660 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5661 {
5662         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5663                              pageblock_nr_pages) - 1);
5664 }
5665
5666 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5667 {
5668         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5669                                 pageblock_nr_pages));
5670 }
5671
5672 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5673 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5674                                         unsigned long start, unsigned long end)
5675 {
5676         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5677         unsigned long nr_reclaimed;
5678         unsigned long pfn = start;
5679         unsigned int tries = 0;
5680         int ret = 0;
5681
5682         migrate_prep_local();
5683
5684         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5685                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5686                         ret = -EINTR;
5687                         break;
5688                 }
5689
5690                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5691                         cc->nr_migratepages = 0;
5692                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5693                                                          pfn, end, true);
5694                         if (!pfn) {
5695                                 ret = -EINTR;
5696                                 break;
5697                         }
5698                         tries = 0;
5699                 } else if (++tries == 5) {
5700                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5701                         break;
5702                 }
5703
5704                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5705                                                         &cc->migratepages);
5706                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5707
5708                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages,
5709                                     alloc_migrate_target,
5710                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5711         }
5712
5713         putback_lru_pages(&cc->migratepages);
5714         return ret > 0 ? 0 : ret;
5715 }
5716
5717 /*
5718  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5719  */
5720 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5721 {
5722         unsigned long flags;
5723         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5724         zone->min_cma_pages += count;
5725         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5726         setup_per_zone_wmarks();
5727 }
5728
5729 /*
5730  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5731  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5732  *__alloc_pages_slowpath() function.
5733  */
5734 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5735 {
5736         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5737         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5738         int did_some_progress = 0;
5739         int order = 1;
5740
5741         /*
5742          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5743          * to stabilise at new watermark level.
5744          */
5745         __update_cma_watermarks(zone, count);
5746
5747         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5748         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5749                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5750
5751                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5752                                                       NULL);
5753                 if (!did_some_progress) {
5754                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5755                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5756                 }
5757         }
5758
5759         /* Restore original watermark levels. */
5760         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5761
5762         return count;
5763 }
5764
5765 /**
5766  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5767  * @start:      start PFN to allocate
5768  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5769  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5770  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5771  *                      in range must have the same migratetype and it must
5772  *                      be either of the two.
5773  *
5774  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5775  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5776  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5777  * pages fall in.
5778  *
5779  * The PFN range must belong to a single zone.
5780  *
5781  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5782  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5783  * need to be freed with free_contig_range().
5784  */
5785 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5786                        unsigned migratetype)
5787 {
5788         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5789         unsigned long outer_start, outer_end;
5790         int ret = 0, order;
5791
5792         struct compact_control cc = {
5793                 .nr_migratepages = 0,
5794                 .order = -1,
5795                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5796                 .sync = true,
5797                 .ignore_skip_hint = true,
5798         };
5799         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5800
5801         /*
5802          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5803          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5804          * have different sizes, and due to the way page allocator
5805          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5806          * that page allocator won't try to merge buddies from
5807          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5808          * other migration type.
5809          *
5810          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5811          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5812          * we are interested in).  This will put all the pages in
5813          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5814          *
5815          * When this is done, we take the pages in range from page
5816          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5817          * page allocator will never consider using them.
5818          *
5819          * This lets us mark the pageblocks back as
5820          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5821          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5822          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5823          */
5824
5825         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5826                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
5827         if (ret)
5828                 return ret;
5829
5830         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
5831         if (ret)
5832                 goto done;
5833
5834         /*
5835          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5836          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5837          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5838          * What we are going to do is to allocate all pages from
5839          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5840          *
5841          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5842          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5843          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5844          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5845          * once this is done free the pages we are not interested in.
5846          *
5847          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5848          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5849          */
5850
5851         lru_add_drain_all();
5852         drain_all_pages();
5853
5854         order = 0;
5855         outer_start = start;
5856         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5857                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5858                         ret = -EBUSY;
5859                         goto done;
5860                 }
5861                 outer_start &= ~0UL << order;
5862         }
5863
5864         /* Make sure the range is really isolated. */
5865         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5866                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5867                        outer_start, end);
5868                 ret = -EBUSY;
5869                 goto done;
5870         }
5871
5872         /*
5873          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5874          * will not starve the system.
5875          */
5876         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5877
5878         /* Grab isolated pages from freelists. */
5879         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
5880         if (!outer_end) {
5881                 ret = -EBUSY;
5882                 goto done;
5883         }
5884
5885         /* Free head and tail (if any) */
5886         if (start != outer_start)
5887                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5888         if (end != outer_end)
5889                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5890
5891 done:
5892         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5893                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5894         return ret;
5895 }
5896
5897 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5898 {
5899         for (; nr_pages--; ++pfn)
5900                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5901 }
5902 #endif
5903
5904 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5905 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5906 {
5907         struct zone *zone = data;
5908         int cpu;
5909         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5910
5911         for_each_possible_cpu(cpu) {
5912                 struct per_cpu_pageset *pset;
5913                 struct per_cpu_pages *pcp;
5914
5915                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5916                 pcp = &pset->pcp;
5917
5918                 local_irq_save(flags);
5919                 if (pcp->count > 0)
5920                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5921                 drain_zonestat(zone, pset);
5922                 setup_pageset(pset, batch);
5923                 local_irq_restore(flags);
5924         }
5925         return 0;
5926 }
5927
5928 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5929 {
5930         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5931 }
5932 #endif
5933
5934 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5935 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5936 {
5937         unsigned long flags;
5938         int cpu;
5939         struct per_cpu_pageset *pset;
5940
5941         /* avoid races with drain_pages()  */
5942         local_irq_save(flags);
5943         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5944                 for_each_online_cpu(cpu) {
5945                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5946                         drain_zonestat(zone, pset);
5947                 }
5948                 free_percpu(zone->pageset);
5949                 zone->pageset = &boot_pageset;
5950         }
5951         local_irq_restore(flags);
5952 }
5953
5954 /*
5955  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5956  */
5957 void
5958 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5959 {
5960         struct page *page;
5961         struct zone *zone;
5962         int order, i;
5963         unsigned long pfn;
5964         unsigned long flags;
5965         /* find the first valid pfn */
5966         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5967                 if (pfn_valid(pfn))
5968                         break;
5969         if (pfn == end_pfn)
5970                 return;
5971         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5972         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5973         pfn = start_pfn;
5974         while (pfn < end_pfn) {
5975                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5976                         pfn++;
5977                         continue;
5978                 }
5979                 page = pfn_to_page(pfn);
5980                 BUG_ON(page_count(page));
5981                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5982                 order = page_order(page);
5983 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5984                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5985                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5986 #endif
5987                 list_del(&page->lru);
5988                 rmv_page_order(page);
5989                 zone->free_area[order].nr_free--;
5990                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5991                                       - (1UL << order));
5992                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5993                         SetPageReserved((page+i));
5994                 pfn += (1 << order);
5995         }
5996         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5997 }
5998 #endif
5999
6000 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6001 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6002 {
6003         struct zone *zone = page_zone(page);
6004         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6005         unsigned long flags;
6006         int order;
6007
6008         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6009         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6010                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6011
6012                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6013                         break;
6014         }
6015         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6016
6017         return order < MAX_ORDER;
6018 }
6019 #endif
6020
6021 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6022         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6023         {1UL << PG_error,               "error"         },
6024         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6025         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6026         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6027         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6028         {1UL << PG_active,              "active"        },
6029         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6030         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6031         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6032         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6033         {1UL << PG_private,             "private"       },
6034         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6035         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6036 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6037         {1UL << PG_head,                "head"          },
6038         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6039 #else
6040         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6041 #endif
6042         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6043         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6044         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6045         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6046         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6047 #ifdef CONFIG_MMU
6048         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6049 #endif
6050 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6051         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6052 #endif
6053 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6054         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6055 #endif
6056 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6057         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6058 #endif
6059 };
6060
6061 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6062 {
6063         const char *delim = "";
6064         unsigned long mask;
6065         int i;
6066
6067         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6068
6069         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6070
6071         /* remove zone id */
6072         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6073
6074         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6075
6076                 mask = pageflag_names[i].mask;
6077                 if ((flags & mask) != mask)
6078                         continue;
6079
6080                 flags &= ~mask;
6081                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6082                 delim = "|";
6083         }
6084
6085         /* check for left over flags */
6086         if (flags)
6087                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6088
6089         printk(")\n");
6090 }
6091
6092 void dump_page(struct page *page)
6093 {
6094         printk(KERN_ALERT
6095                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6096                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6097                 page->mapping, page->index);
6098         dump_page_flags(page->flags);
6099         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6100 }