CHROMIUM: config: Configure anx7808 bridge in Exynos5.
[cascardo/linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/memory.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/ftrace_event.h>
58 #include <linux/memcontrol.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/low-mem-notify.h>
63
64 #include <asm/tlbflush.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include "internal.h"
67
68 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
69 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
70 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
71 #endif
72
73 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
74 /*
75  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
76  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
77  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
78  * defined in <linux/topology.h>.
79  */
80 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
81 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
82 #endif
83
84 /*
85  * Array of node states.
86  */
87 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
88         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
89         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifndef CONFIG_NUMA
91         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
93         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif
95         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
96 #endif  /* NUMA */
97 };
98 EXPORT_SYMBOL(node_states);
99
100 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
101 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
102 /*
103  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
104  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
105  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
106  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
107  */
108 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
109
110 int percpu_pagelist_fraction;
111 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
112
113 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
114 /*
115  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
116  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
117  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
118  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
119  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
120  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
121  */
122
123 static gfp_t saved_gfp_mask;
124
125 void pm_restore_gfp_mask(void)
126 {
127         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
128         if (saved_gfp_mask) {
129                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
130                 saved_gfp_mask = 0;
131         }
132 }
133
134 void pm_restrict_gfp_mask(void)
135 {
136         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
137         WARN_ON(saved_gfp_mask);
138         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
139         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
140 }
141
142 bool pm_suspended_storage(void)
143 {
144         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
145                 return false;
146         return true;
147 }
148 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
149
150 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
151 int pageblock_order __read_mostly;
152 #endif
153
154 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
155
156 /*
157  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
158  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
159  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
160  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
161  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
162  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
163  *
164  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
165  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
166  */
167 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
168 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
169          256,
170 #endif
171 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
172          256,
173 #endif
174 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
175          32,
176 #endif
177          32,
178 };
179
180 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
181
182 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
183 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
184          "DMA",
185 #endif
186 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
187          "DMA32",
188 #endif
189          "Normal",
190 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
191          "HighMem",
192 #endif
193          "Movable",
194 };
195
196 int min_free_kbytes = 1024;
197
198 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
199 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
200 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
201
202 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
203 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
204 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
206 static unsigned long __initdata required_movablecore;
207 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
208
209 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
210 int movable_zone;
211 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
212 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
213
214 #if MAX_NUMNODES > 1
215 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
216 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
217 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
218 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
219 #endif
220
221 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
222
223 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
224 {
225
226         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
227                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
228
229         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
230                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
231 }
232
233 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
234
235 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
236 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
237 {
238         int ret = 0;
239         unsigned seq;
240         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
241
242         do {
243                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
244                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
245                         ret = 1;
246                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
247                         ret = 1;
248         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
249
250         return ret;
251 }
252
253 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
254 {
255         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
256                 return 0;
257         if (zone != page_zone(page))
258                 return 0;
259
260         return 1;
261 }
262 /*
263  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
264  */
265 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
266 {
267         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
268                 return 1;
269         if (!page_is_consistent(zone, page))
270                 return 1;
271
272         return 0;
273 }
274 #else
275 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
276 {
277         return 0;
278 }
279 #endif
280
281 static void bad_page(struct page *page)
282 {
283         static unsigned long resume;
284         static unsigned long nr_shown;
285         static unsigned long nr_unshown;
286
287         /* Don't complain about poisoned pages */
288         if (PageHWPoison(page)) {
289                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
290                 return;
291         }
292
293         /*
294          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
295          * or allow a steady drip of one report per second.
296          */
297         if (nr_shown == 60) {
298                 if (time_before(jiffies, resume)) {
299                         nr_unshown++;
300                         goto out;
301                 }
302                 if (nr_unshown) {
303                         printk(KERN_ALERT
304                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
305                                 nr_unshown);
306                         nr_unshown = 0;
307                 }
308                 nr_shown = 0;
309         }
310         if (nr_shown++ == 0)
311                 resume = jiffies + 60 * HZ;
312
313         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
314                 current->comm, page_to_pfn(page));
315         dump_page(page);
316
317         print_modules();
318         dump_stack();
319 out:
320         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
321         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
322         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
323 }
324
325 /*
326  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
327  *
328  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
329  *
330  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
331  *
332  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
333  * pointing at the head page.
334  *
335  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
336  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
337  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
338  */
339
340 static void free_compound_page(struct page *page)
341 {
342         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
343 }
344
345 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
346 {
347         int i;
348         int nr_pages = 1 << order;
349
350         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
351         set_compound_order(page, order);
352         __SetPageHead(page);
353         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
354                 struct page *p = page + i;
355                 __SetPageTail(p);
356                 set_page_count(p, 0);
357                 p->first_page = page;
358         }
359 }
360
361 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
362 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366         int bad = 0;
367
368         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
369             unlikely(!PageHead(page))) {
370                 bad_page(page);
371                 bad++;
372         }
373
374         __ClearPageHead(page);
375
376         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
377                 struct page *p = page + i;
378
379                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
380                         bad_page(page);
381                         bad++;
382                 }
383                 __ClearPageTail(p);
384         }
385
386         return bad;
387 }
388
389 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
390 {
391         int i;
392
393         /*
394          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
395          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
396          */
397         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
398         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
399                 clear_highpage(page + i);
400 }
401
402 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
403 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
404
405 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
406 {
407         unsigned long res;
408
409         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
410                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
411                 return 0;
412         }
413         _debug_guardpage_minorder = res;
414         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
415         return 0;
416 }
417 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
418
419 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
420 {
421         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
422 }
423
424 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
425 {
426         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
427 }
428 #else
429 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
430 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
431 #endif
432
433 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
434 {
435         set_page_private(page, order);
436         __SetPageBuddy(page);
437 }
438
439 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
440 {
441         __ClearPageBuddy(page);
442         set_page_private(page, 0);
443 }
444
445 /*
446  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
447  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
448  *
449  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
450  * the following equation:
451  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
452  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
453  * 1 buddy is #10:
454  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
455  *
456  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
457  * satisfies the following equation:
458  *     P = B & ~(1 << O)
459  *
460  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
461  */
462 static inline unsigned long
463 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
464 {
465         return page_idx ^ (1 << order);
466 }
467
468 /*
469  * This function checks whether a page is free && is the buddy
470  * we can do coalesce a page and its buddy if
471  * (a) the buddy is not in a hole &&
472  * (b) the buddy is in the buddy system &&
473  * (c) a page and its buddy have the same order &&
474  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
475  *
476  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
477  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
478  *
479  * For recording page's order, we use page_private(page).
480  */
481 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
482                                                                 int order)
483 {
484         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
485                 return 0;
486
487         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
488                 return 0;
489
490         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
491                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
492                 return 1;
493         }
494
495         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
496                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
497                 return 1;
498         }
499         return 0;
500 }
501
502 /*
503  * Freeing function for a buddy system allocator.
504  *
505  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
506  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
507  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
508  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
509  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
510  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
511  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
512  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
513  * parts of the VM system.
514  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
515  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
516  * order is recorded in page_private(page) field.
517  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
518  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
519  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
520  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
521  * triggers coalescing into a block of larger size.
522  *
523  * -- wli
524  */
525
526 static inline void __free_one_page(struct page *page,
527                 struct zone *zone, unsigned int order,
528                 int migratetype)
529 {
530         unsigned long page_idx;
531         unsigned long combined_idx;
532         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
533         struct page *buddy;
534
535         if (unlikely(PageCompound(page)))
536                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
537                         return;
538
539         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
540
541         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
542
543         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
544         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
545
546         while (order < MAX_ORDER-1) {
547                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
548                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
549                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
550                         break;
551                 /*
552                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
553                  * merge with it and move up one order.
554                  */
555                 if (page_is_guard(buddy)) {
556                         clear_page_guard_flag(buddy);
557                         set_page_private(page, 0);
558                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
559                 } else {
560                         list_del(&buddy->lru);
561                         zone->free_area[order].nr_free--;
562                         rmv_page_order(buddy);
563                 }
564                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
565                 page = page + (combined_idx - page_idx);
566                 page_idx = combined_idx;
567                 order++;
568         }
569         set_page_order(page, order);
570
571         /*
572          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
573          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
574          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
575          * that is happening, add the free page to the tail of the list
576          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
577          * as a higher order page
578          */
579         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
580                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
581                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
582                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
583                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
584                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
585                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
586                         list_add_tail(&page->lru,
587                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
588                         goto out;
589                 }
590         }
591
592         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
593 out:
594         zone->free_area[order].nr_free++;
595 }
596
597 /*
598  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
599  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
600  * free_pages_check() will verify...
601  */
602 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
603 {
604         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
605         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
606 }
607
608 static inline int free_pages_check(struct page *page)
609 {
610         if (unlikely(page_mapcount(page) |
611                 (page->mapping != NULL)  |
612                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
613                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
614                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
615                 bad_page(page);
616                 return 1;
617         }
618         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
619                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
620         return 0;
621 }
622
623 /*
624  * Frees a number of pages from the PCP lists
625  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
626  * count is the number of pages to free.
627  *
628  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
629  * see if this freeing clears that state.
630  *
631  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
632  * pinned" detection logic.
633  */
634 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
635                                         struct per_cpu_pages *pcp)
636 {
637         int migratetype = 0;
638         int batch_free = 0;
639         int to_free = count;
640
641         spin_lock(&zone->lock);
642         zone->all_unreclaimable = 0;
643         zone->pages_scanned = 0;
644
645         while (to_free) {
646                 struct page *page;
647                 struct list_head *list;
648
649                 /*
650                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
651                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
652                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
653                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
654                  * lists
655                  */
656                 do {
657                         batch_free++;
658                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
659                                 migratetype = 0;
660                         list = &pcp->lists[migratetype];
661                 } while (list_empty(list));
662
663                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
664                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
665                         batch_free = to_free;
666
667                 do {
668                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
669                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
670                         list_del(&page->lru);
671                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
672                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
673                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
674                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
675         }
676         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
677         spin_unlock(&zone->lock);
678 }
679
680 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
681                                 int migratetype)
682 {
683         spin_lock(&zone->lock);
684         zone->all_unreclaimable = 0;
685         zone->pages_scanned = 0;
686
687         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
688         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
689         spin_unlock(&zone->lock);
690 }
691
692 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
693 {
694         int i;
695         int bad = 0;
696
697         trace_mm_page_free(page, order);
698         kmemcheck_free_shadow(page, order);
699
700         if (PageAnon(page))
701                 page->mapping = NULL;
702         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
703                 bad += free_pages_check(page + i);
704         if (bad)
705                 return false;
706
707         if (!PageHighMem(page)) {
708                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
709                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
710                                            PAGE_SIZE << order);
711         }
712         arch_free_page(page, order);
713         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
714
715         return true;
716 }
717
718 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
719 {
720         unsigned long flags;
721         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
722
723         if (!free_pages_prepare(page, order))
724                 return;
725
726         local_irq_save(flags);
727         if (unlikely(wasMlocked))
728                 free_page_mlock(page);
729         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
730         free_one_page(page_zone(page), page, order,
731                                         get_pageblock_migratetype(page));
732         local_irq_restore(flags);
733 }
734
735 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
736 {
737         unsigned int nr_pages = 1 << order;
738         unsigned int loop;
739
740         prefetchw(page);
741         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
742                 struct page *p = &page[loop];
743
744                 if (loop + 1 < nr_pages)
745                         prefetchw(p + 1);
746                 __ClearPageReserved(p);
747                 set_page_count(p, 0);
748         }
749
750         set_page_refcounted(page);
751         __free_pages(page, order);
752 }
753
754 #ifdef CONFIG_CMA
755 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
756 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
757 {
758         unsigned i = pageblock_nr_pages;
759         struct page *p = page;
760
761         do {
762                 __ClearPageReserved(p);
763                 set_page_count(p, 0);
764         } while (++p, --i);
765
766         set_page_refcounted(page);
767         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
768         __free_pages(page, pageblock_order);
769         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
770 }
771 #endif
772
773 /*
774  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
775  * Please do not alter this order without good reasons and regression
776  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
777  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
778  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
779  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
780  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
781  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
782  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
783  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
784  *
785  * -- wli
786  */
787 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
788         int low, int high, struct free_area *area,
789         int migratetype)
790 {
791         unsigned long size = 1 << high;
792
793         while (high > low) {
794                 area--;
795                 high--;
796                 size >>= 1;
797                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
798
799 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
800                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
801                         /*
802                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
803                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
804                          * Corresponding page table entries will not be touched,
805                          * pages will stay not present in virtual address space
806                          */
807                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
808                         set_page_guard_flag(&page[size]);
809                         set_page_private(&page[size], high);
810                         /* Guard pages are not available for any usage */
811                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << high));
812                         continue;
813                 }
814 #endif
815                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
816                 area->nr_free++;
817                 set_page_order(&page[size], high);
818         }
819 }
820
821 /*
822  * This page is about to be returned from the page allocator
823  */
824 static inline int check_new_page(struct page *page)
825 {
826         if (unlikely(page_mapcount(page) |
827                 (page->mapping != NULL)  |
828                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
829                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
830                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
831                 bad_page(page);
832                 return 1;
833         }
834         return 0;
835 }
836
837 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
838 {
839         int i;
840
841         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
842                 struct page *p = page + i;
843                 if (unlikely(check_new_page(p)))
844                         return 1;
845         }
846
847         set_page_private(page, 0);
848         set_page_refcounted(page);
849
850         arch_alloc_page(page, order);
851         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
852
853         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
854                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
855
856         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
857                 prep_compound_page(page, order);
858
859         return 0;
860 }
861
862 /*
863  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
864  * the smallest available page from the freelists
865  */
866 static inline
867 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
868                                                 int migratetype)
869 {
870         unsigned int current_order;
871         struct free_area * area;
872         struct page *page;
873
874         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
875         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
876                 area = &(zone->free_area[current_order]);
877                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
878                         continue;
879
880                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
881                                                         struct page, lru);
882                 list_del(&page->lru);
883                 rmv_page_order(page);
884                 area->nr_free--;
885                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
886                 return page;
887         }
888
889         return NULL;
890 }
891
892
893 /*
894  * This array describes the order lists are fallen back to when
895  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
896  */
897 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
898         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
899         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
900 #ifdef CONFIG_CMA
901         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
902         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
903 #else
904         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
905 #endif
906         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
907         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
908 };
909
910 /*
911  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
912  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
913  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
914  */
915 static int move_freepages(struct zone *zone,
916                           struct page *start_page, struct page *end_page,
917                           int migratetype)
918 {
919         struct page *page;
920         unsigned long order;
921         int pages_moved = 0;
922
923 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
924         /*
925          * page_zone is not safe to call in this context when
926          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
927          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
928          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
929          * grouping pages by mobility
930          */
931         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
932 #endif
933
934         for (page = start_page; page <= end_page;) {
935                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
936                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
937
938                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
939                         page++;
940                         continue;
941                 }
942
943                 if (!PageBuddy(page)) {
944                         page++;
945                         continue;
946                 }
947
948                 order = page_order(page);
949                 list_move(&page->lru,
950                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
951                 page += 1 << order;
952                 pages_moved += 1 << order;
953         }
954
955         return pages_moved;
956 }
957
958 static 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_page_private(page, mt);
1136                 list = &page->lru;
1137         }
1138         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1139         spin_unlock(&zone->lock);
1140         return i;
1141 }
1142
1143 #ifdef CONFIG_NUMA
1144 /*
1145  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1146  * currently executing processor on remote nodes after they have
1147  * expired.
1148  *
1149  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1150  * a single processor.
1151  */
1152 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1153 {
1154         unsigned long flags;
1155         int to_drain;
1156
1157         local_irq_save(flags);
1158         if (pcp->count >= pcp->batch)
1159                 to_drain = pcp->batch;
1160         else
1161                 to_drain = pcp->count;
1162         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1163         pcp->count -= to_drain;
1164         local_irq_restore(flags);
1165 }
1166 #endif
1167
1168 /*
1169  * Drain pages of the indicated processor.
1170  *
1171  * The processor must either be the current processor and the
1172  * thread pinned to the current processor or a processor that
1173  * is not online.
1174  */
1175 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1176 {
1177         unsigned long flags;
1178         struct zone *zone;
1179
1180         for_each_populated_zone(zone) {
1181                 struct per_cpu_pageset *pset;
1182                 struct per_cpu_pages *pcp;
1183
1184                 local_irq_save(flags);
1185                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1186
1187                 pcp = &pset->pcp;
1188                 if (pcp->count) {
1189                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1190                         pcp->count = 0;
1191                 }
1192                 local_irq_restore(flags);
1193         }
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1198  */
1199 void drain_local_pages(void *arg)
1200 {
1201         drain_pages(smp_processor_id());
1202 }
1203
1204 /*
1205  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1206  *
1207  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1208  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1209  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1210  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1211  * before the call to on_each_cpu_mask().
1212  */
1213 void drain_all_pages(void)
1214 {
1215         int cpu;
1216         struct per_cpu_pageset *pcp;
1217         struct zone *zone;
1218
1219         /*
1220          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1221          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1222          */
1223         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1224
1225         /*
1226          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1227          * as offline notification will cause the notified
1228          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1229          * disables preemption as part of its processing
1230          */
1231         for_each_online_cpu(cpu) {
1232                 bool has_pcps = false;
1233                 for_each_populated_zone(zone) {
1234                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1235                         if (pcp->pcp.count) {
1236                                 has_pcps = true;
1237                                 break;
1238                         }
1239                 }
1240                 if (has_pcps)
1241                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1242                 else
1243                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1244         }
1245         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1246 }
1247
1248 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1249
1250 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1251 {
1252         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1253         unsigned long flags;
1254         int order, t;
1255         struct list_head *curr;
1256
1257         if (!zone->spanned_pages)
1258                 return;
1259
1260         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1261
1262         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1263         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1264                 if (pfn_valid(pfn)) {
1265                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1266
1267                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1268                                 swsusp_unset_page_free(page);
1269                 }
1270
1271         for_each_migratetype_order(order, t) {
1272                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1273                         unsigned long i;
1274
1275                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1276                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1277                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1278                 }
1279         }
1280         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1281 }
1282 #endif /* CONFIG_PM */
1283
1284 /*
1285  * Free a 0-order page
1286  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1287  */
1288 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1289 {
1290         struct zone *zone = page_zone(page);
1291         struct per_cpu_pages *pcp;
1292         unsigned long flags;
1293         int migratetype;
1294         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1295
1296         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1297                 return;
1298
1299         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1300         set_page_private(page, migratetype);
1301         local_irq_save(flags);
1302         if (unlikely(wasMlocked))
1303                 free_page_mlock(page);
1304         __count_vm_event(PGFREE);
1305
1306         /*
1307          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1308          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1309          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1310          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1311          * excessively into the page allocator
1312          */
1313         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1314                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1315                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1316                         goto out;
1317                 }
1318                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1319         }
1320
1321         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1322         if (cold)
1323                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1324         else
1325                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1326         pcp->count++;
1327         if (pcp->count >= pcp->high) {
1328                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1329                 pcp->count -= pcp->batch;
1330         }
1331
1332 out:
1333         local_irq_restore(flags);
1334 }
1335
1336 /*
1337  * Free a list of 0-order pages
1338  */
1339 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1340 {
1341         struct page *page, *next;
1342
1343         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1344                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1345                 free_hot_cold_page(page, cold);
1346         }
1347 }
1348
1349 /*
1350  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1351  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1352  * Each sub-page must be freed individually.
1353  *
1354  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1355  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1356  */
1357 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1358 {
1359         int i;
1360
1361         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1362         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1363
1364 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1365         /*
1366          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1367          * otherwise free the whole shadow.
1368          */
1369         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1370                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1371 #endif
1372
1373         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1374                 set_page_refcounted(page + i);
1375 }
1376
1377 /*
1378  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1379  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1380  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1381  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1382  * are enabled.
1383  *
1384  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1385  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1386  */
1387 int split_free_page(struct page *page)
1388 {
1389         unsigned int order;
1390         unsigned long watermark;
1391         struct zone *zone;
1392
1393         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1394
1395         zone = page_zone(page);
1396         order = page_order(page);
1397
1398         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1399         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1400         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1401                 return 0;
1402
1403         /* Remove page from free list */
1404         list_del(&page->lru);
1405         zone->free_area[order].nr_free--;
1406         rmv_page_order(page);
1407         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1408
1409         /* Split into individual pages */
1410         set_page_refcounted(page);
1411         split_page(page, order);
1412
1413         if (order >= pageblock_order - 1) {
1414                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1415                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1416                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1417                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1418                                 set_pageblock_migratetype(page,
1419                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1420                 }
1421         }
1422
1423         return 1 << order;
1424 }
1425
1426 /*
1427  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1428  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1429  * or two.
1430  */
1431 static inline
1432 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1433                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1434                         int migratetype)
1435 {
1436         unsigned long flags;
1437         struct page *page;
1438         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1439
1440 again:
1441         if (likely(order == 0)) {
1442                 struct per_cpu_pages *pcp;
1443                 struct list_head *list;
1444
1445                 local_irq_save(flags);
1446                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1447                 list = &pcp->lists[migratetype];
1448                 if (list_empty(list)) {
1449                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1450                                         pcp->batch, list,
1451                                         migratetype, cold);
1452                         if (unlikely(list_empty(list)))
1453                                 goto failed;
1454                 }
1455
1456                 if (cold)
1457                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1458                 else
1459                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1460
1461                 list_del(&page->lru);
1462                 pcp->count--;
1463         } else {
1464                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1465                         /*
1466                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1467                          *
1468                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1469                          * properly detect and handle allocation failures.
1470                          *
1471                          * We most definitely don't want callers attempting to
1472                          * allocate greater than order-1 page units with
1473                          * __GFP_NOFAIL.
1474                          */
1475                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1476                 }
1477                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1478                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1479                 spin_unlock(&zone->lock);
1480                 if (!page)
1481                         goto failed;
1482                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1483         }
1484
1485         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1486         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1487         local_irq_restore(flags);
1488
1489         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1490         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1491                 goto again;
1492         return page;
1493
1494 failed:
1495         local_irq_restore(flags);
1496         return NULL;
1497 }
1498
1499 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1500 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1501 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1502 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1503 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1504
1505 /* Mask to get the watermark bits */
1506 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1507
1508 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1509 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1510 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1511
1512 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1513
1514 static struct {
1515         struct fault_attr attr;
1516
1517         u32 ignore_gfp_highmem;
1518         u32 ignore_gfp_wait;
1519         u32 min_order;
1520 } fail_page_alloc = {
1521         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1522         .ignore_gfp_wait = 1,
1523         .ignore_gfp_highmem = 1,
1524         .min_order = 1,
1525 };
1526
1527 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1528 {
1529         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1530 }
1531 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1532
1533 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1534 {
1535         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1536                 return 0;
1537         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1538                 return 0;
1539         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1540                 return 0;
1541         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1542                 return 0;
1543
1544         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1545 }
1546
1547 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1548
1549 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1550 {
1551         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1552         struct dentry *dir;
1553
1554         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1555                                         &fail_page_alloc.attr);
1556         if (IS_ERR(dir))
1557                 return PTR_ERR(dir);
1558
1559         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1560                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1561                 goto fail;
1562         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1563                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1564                 goto fail;
1565         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1566                                 &fail_page_alloc.min_order))
1567                 goto fail;
1568
1569         return 0;
1570 fail:
1571         debugfs_remove_recursive(dir);
1572
1573         return -ENOMEM;
1574 }
1575
1576 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1577
1578 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1579
1580 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1581
1582 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1583 {
1584         return 0;
1585 }
1586
1587 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1588
1589 /*
1590  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1591  * of the allocation.
1592  */
1593 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1594                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1595 {
1596         /* free_pages my go negative - that's OK */
1597         long min = mark;
1598         int o;
1599
1600         free_pages -= (1 << order) - 1;
1601         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1602                 min -= min / 2;
1603         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1604                 min -= min / 4;
1605
1606         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1607                 return false;
1608         for (o = 0; o < order; o++) {
1609                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1610                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1611
1612                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1613                 min >>= 1;
1614
1615                 if (free_pages <= min)
1616                         return false;
1617         }
1618         return true;
1619 }
1620
1621 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1622                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1623 {
1624         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1625                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1626 }
1627
1628 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1629                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1630 {
1631         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1632
1633         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1634                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1635
1636         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1637                                                                 free_pages);
1638 }
1639
1640 #ifdef CONFIG_NUMA
1641 /*
1642  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1643  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1644  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1645  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1646  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1647  *
1648  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1649  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1650  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1651  *
1652  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1653  * nothing and returns NULL.
1654  *
1655  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1656  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1657  *
1658  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1659  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1660  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1661  * quickly as we can.
1662  */
1663 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1664 {
1665         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1666         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1667
1668         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1669         if (!zlc)
1670                 return NULL;
1671
1672         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1673                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1674                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1675         }
1676
1677         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1678                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1679                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1680         return allowednodes;
1681 }
1682
1683 /*
1684  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1685  * if it is worth looking at further for free memory:
1686  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1687  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1688  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1689  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1690  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1691  * else return false (zero) if it is not.
1692  *
1693  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1694  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1695  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1696  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1697  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1698  * into the second scan of the zonelist.
1699  *
1700  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1701  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1702  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1703  * unturned looking for a free page.
1704  */
1705 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1706                                                 nodemask_t *allowednodes)
1707 {
1708         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1709         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1710         int n;                          /* node that zone *z is on */
1711
1712         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1713         if (!zlc)
1714                 return 1;
1715
1716         i = z - zonelist->_zonerefs;
1717         n = zlc->z_to_n[i];
1718
1719         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1720         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1721 }
1722
1723 /*
1724  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1725  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1726  * from that zone don't waste time re-examining it.
1727  */
1728 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1729 {
1730         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1731         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1732
1733         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1734         if (!zlc)
1735                 return;
1736
1737         i = z - zonelist->_zonerefs;
1738
1739         set_bit(i, zlc->fullzones);
1740 }
1741
1742 /*
1743  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1744  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1745  */
1746 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1747 {
1748         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1749
1750         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1751         if (!zlc)
1752                 return;
1753
1754         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1755 }
1756
1757 #else   /* CONFIG_NUMA */
1758
1759 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1760 {
1761         return NULL;
1762 }
1763
1764 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1765                                 nodemask_t *allowednodes)
1766 {
1767         return 1;
1768 }
1769
1770 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1771 {
1772 }
1773
1774 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1775 {
1776 }
1777 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1778
1779 /*
1780  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1781  * a page.
1782  */
1783 static struct page *
1784 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1785                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1786                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1787 {
1788         struct zoneref *z;
1789         struct page *page = NULL;
1790         int classzone_idx;
1791         struct zone *zone;
1792         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1793         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1794         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1795
1796         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1797 zonelist_scan:
1798         /*
1799          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1800          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1801          */
1802         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1803                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1804                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1805                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1806                                 continue;
1807                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1808                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1809                                 continue;
1810                 /*
1811                  * When allocating a page cache page for writing, we
1812                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1813                  * limit, such that no single zone holds more than its
1814                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1815                  * The dirty limits take into account the zone's
1816                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1817                  * should be able to balance it without having to
1818                  * write pages from its LRU list.
1819                  *
1820                  * This may look like it could increase pressure on
1821                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1822                  * before they are full.  But the pages that do spill
1823                  * over are limited as the lower zones are protected
1824                  * by this very same mechanism.  It should not become
1825                  * a practical burden to them.
1826                  *
1827                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1828                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1829                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1830                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1831                  * zones are together not big enough to reach the
1832                  * global limit.  The proper fix for these situations
1833                  * will require awareness of zones in the
1834                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1835                  */
1836                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1837                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1838                         goto this_zone_full;
1839
1840                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1841                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1842                         unsigned long mark;
1843                         int ret;
1844
1845                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1846                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1847                                     classzone_idx, alloc_flags))
1848                                 goto try_this_zone;
1849
1850                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1851                                 /*
1852                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1853                                  * and before considering the first zone allowed
1854                                  * by the cpuset.
1855                                  */
1856                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1857                                 zlc_active = 1;
1858                                 did_zlc_setup = 1;
1859                         }
1860
1861                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1862                                 goto this_zone_full;
1863
1864                         /*
1865                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1866                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1867                          */
1868                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1869                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1870                                 continue;
1871
1872                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1873                         switch (ret) {
1874                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1875                                 /* did not scan */
1876                                 continue;
1877                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1878                                 /* scanned but unreclaimable */
1879                                 continue;
1880                         default:
1881                                 /* did we reclaim enough */
1882                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1883                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1884                                         goto this_zone_full;
1885                         }
1886                 }
1887
1888 try_this_zone:
1889                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1890                                                 gfp_mask, migratetype);
1891                 if (page)
1892                         break;
1893 this_zone_full:
1894                 if (NUMA_BUILD)
1895                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1896         }
1897
1898         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1899                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1900                 zlc_active = 0;
1901                 goto zonelist_scan;
1902         }
1903         return page;
1904 }
1905
1906 /*
1907  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1908  * meminfo in irq context.
1909  */
1910 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1911 {
1912         bool ret = false;
1913
1914 #if NODES_SHIFT > 8
1915         ret = in_interrupt();
1916 #endif
1917         return ret;
1918 }
1919
1920 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1921                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1922                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1923
1924 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1925 {
1926         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1927
1928         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1929             debug_guardpage_minorder() > 0)
1930                 return;
1931
1932         /*
1933          * This documents exceptions given to allocations in certain
1934          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1935          * of allowed nodes.
1936          */
1937         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1938                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1939                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1940                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1941         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1942                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1943
1944         if (fmt) {
1945                 struct va_format vaf;
1946                 va_list args;
1947
1948                 va_start(args, fmt);
1949
1950                 vaf.fmt = fmt;
1951                 vaf.va = &args;
1952
1953                 pr_warn("%pV", &vaf);
1954
1955                 va_end(args);
1956         }
1957
1958         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1959                 current->comm, order, gfp_mask);
1960
1961         dump_stack();
1962         if (!should_suppress_show_mem())
1963                 show_mem(filter);
1964 }
1965
1966 static inline int
1967 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1968                                 unsigned long did_some_progress,
1969                                 unsigned long pages_reclaimed)
1970 {
1971         /* Do not loop if specifically requested */
1972         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1973                 return 0;
1974
1975         /* Always retry if specifically requested */
1976         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1977                 return 1;
1978
1979         /*
1980          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
1981          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
1982          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
1983          */
1984         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
1985                 return 0;
1986
1987         /*
1988          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1989          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1990          * implementations.
1991          */
1992         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1993                 return 1;
1994
1995         /*
1996          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1997          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1998          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1999          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2000          * allocation still fails, we stop retrying.
2001          */
2002         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2003                 return 1;
2004
2005         return 0;
2006 }
2007
2008 static inline struct page *
2009 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2010         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2011         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2012         int migratetype)
2013 {
2014         struct page *page;
2015
2016         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2017         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2018                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2019                 return NULL;
2020         }
2021
2022         /*
2023          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2024          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2025          * we're still under heavy pressure.
2026          */
2027         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2028                 order, zonelist, high_zoneidx,
2029                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2030                 preferred_zone, migratetype);
2031         if (page)
2032                 goto out;
2033
2034         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2035                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2036                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2037                         goto out;
2038                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2039                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2040                         goto out;
2041                 /*
2042                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2043                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2044                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2045                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2046                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2047                  */
2048                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2049                         goto out;
2050         }
2051         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2052         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2053
2054 out:
2055         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2056         return page;
2057 }
2058
2059 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2060 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2061 static struct page *
2062 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2063         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2064         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2065         int migratetype, bool sync_migration,
2066         bool *deferred_compaction,
2067         unsigned long *did_some_progress)
2068 {
2069         struct page *page;
2070
2071         if (!order)
2072                 return NULL;
2073
2074         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2075                 *deferred_compaction = true;
2076                 return NULL;
2077         }
2078
2079         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2080         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2081                                                 nodemask, sync_migration);
2082         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2083         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2084
2085                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2086                 drain_pages(get_cpu());
2087                 put_cpu();
2088
2089                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2090                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2091                                 alloc_flags, preferred_zone,
2092                                 migratetype);
2093                 if (page) {
2094                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2095                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2096                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2097                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2098                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2099                         return page;
2100                 }
2101
2102                 /*
2103                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2104                  * The most likely reason is that pages exist,
2105                  * but not enough to satisfy watermarks.
2106                  */
2107                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2108
2109                 /*
2110                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2111                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2112                  */
2113                 if (sync_migration)
2114                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2115
2116                 cond_resched();
2117         }
2118
2119         return NULL;
2120 }
2121 #else
2122 static inline struct page *
2123 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2124         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2125         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2126         int migratetype, bool sync_migration,
2127         bool *deferred_compaction,
2128         unsigned long *did_some_progress)
2129 {
2130         return NULL;
2131 }
2132 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2133
2134 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2135 static int
2136 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2137                   nodemask_t *nodemask)
2138 {
2139         struct reclaim_state reclaim_state;
2140         int progress;
2141
2142         cond_resched();
2143
2144         /* We now go into synchronous reclaim */
2145         cpuset_memory_pressure_bump();
2146         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2147         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2148         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2149         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2150
2151         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2152
2153         current->reclaim_state = NULL;
2154         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2155         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2156
2157         cond_resched();
2158
2159         return progress;
2160 }
2161
2162 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2163 static inline struct page *
2164 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2165         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2166         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2167         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2168 {
2169         struct page *page = NULL;
2170         bool drained = false;
2171
2172         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2173                                                nodemask);
2174         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2175                 return NULL;
2176
2177         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2178         if (NUMA_BUILD)
2179                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2180
2181 retry:
2182         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2183                                         zonelist, high_zoneidx,
2184                                         alloc_flags, preferred_zone,
2185                                         migratetype);
2186
2187         /*
2188          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2189          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2190          */
2191         if (!page && !drained) {
2192                 drain_all_pages();
2193                 drained = true;
2194                 goto retry;
2195         }
2196
2197         return page;
2198 }
2199
2200 /*
2201  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2202  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2203  */
2204 static inline struct page *
2205 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2206         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2207         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2208         int migratetype)
2209 {
2210         struct page *page;
2211
2212         do {
2213                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2214                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2215                         preferred_zone, migratetype);
2216
2217                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2218                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2219         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2220
2221         return page;
2222 }
2223
2224 static inline
2225 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2226                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2227                                                 enum zone_type classzone_idx)
2228 {
2229         struct zoneref *z;
2230         struct zone *zone;
2231
2232         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2233                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2234 }
2235
2236 static inline int
2237 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2238 {
2239         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2240         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2241
2242         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2243         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2244
2245         /*
2246          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2247          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2248          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2249          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2250          */
2251         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2252
2253         if (!wait) {
2254                 /*
2255                  * Not worth trying to allocate harder for
2256                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2257                  */
2258                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2259                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2260                 /*
2261                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2262                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2263                  */
2264                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2265         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2266                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2267
2268         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2269                 if (!in_interrupt() &&
2270                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2271                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2272                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2273         }
2274
2275         return alloc_flags;
2276 }
2277
2278 static inline struct page *
2279 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2280         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2281         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2282         int migratetype)
2283 {
2284         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2285         struct page *page = NULL;
2286         int alloc_flags;
2287         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2288         unsigned long did_some_progress;
2289         bool sync_migration = false;
2290         bool deferred_compaction = false;
2291
2292         /*
2293          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2294          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2295          * be using allocators in order of preference for an area that is
2296          * too large.
2297          */
2298         if (order >= MAX_ORDER) {
2299                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2300                 return NULL;
2301         }
2302
2303         /*
2304          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2305          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2306          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2307          * using a larger set of nodes after it has established that the
2308          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2309          * over allocated.
2310          */
2311         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2312                 goto nopage;
2313
2314 restart:
2315         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2316                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2317                                                 zone_idx(preferred_zone));
2318
2319         /*
2320          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2321          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2322          * to how we want to proceed.
2323          */
2324         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2325
2326         /*
2327          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2328          * cpusets.
2329          */
2330         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2331                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2332                                         &preferred_zone);
2333
2334 rebalance:
2335         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2336         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2337                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2338                         preferred_zone, migratetype);
2339         if (page)
2340                 goto got_pg;
2341
2342         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2343         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2344                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2345                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2346                                 preferred_zone, migratetype);
2347                 if (page)
2348                         goto got_pg;
2349         }
2350
2351         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2352         if (!wait)
2353                 goto nopage;
2354
2355         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2356         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2357                 goto nopage;
2358
2359         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2360         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2361                 goto nopage;
2362
2363         /*
2364          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2365          * attempts after direct reclaim are synchronous
2366          */
2367         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2368                                         zonelist, high_zoneidx,
2369                                         nodemask,
2370                                         alloc_flags, preferred_zone,
2371                                         migratetype, sync_migration,
2372                                         &deferred_compaction,
2373                                         &did_some_progress);
2374         if (page)
2375                 goto got_pg;
2376         sync_migration = true;
2377
2378         /*
2379          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2380          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2381          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2382          * allocation now instead of entering direct reclaim
2383          */
2384         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2385                 goto nopage;
2386
2387         /* Try direct reclaim and then allocating */
2388         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2389                                         zonelist, high_zoneidx,
2390                                         nodemask,
2391                                         alloc_flags, preferred_zone,
2392                                         migratetype, &did_some_progress);
2393         if (page)
2394                 goto got_pg;
2395
2396         /*
2397          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2398          * running out of options and have to consider going OOM
2399          */
2400         if (!did_some_progress) {
2401                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2402                         if (oom_killer_disabled)
2403                                 goto nopage;
2404                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2405                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2406                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2407                                 goto nopage;
2408                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2409                                         zonelist, high_zoneidx,
2410                                         nodemask, preferred_zone,
2411                                         migratetype);
2412                         if (page)
2413                                 goto got_pg;
2414
2415                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2416                                 /*
2417                                  * The oom killer is not called for high-order
2418                                  * allocations that may fail, so if no progress
2419                                  * is being made, there are no other options and
2420                                  * retrying is unlikely to help.
2421                                  */
2422                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2423                                         goto nopage;
2424                                 /*
2425                                  * The oom killer is not called for lowmem
2426                                  * allocations to prevent needlessly killing
2427                                  * innocent tasks.
2428                                  */
2429                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2430                                         goto nopage;
2431                         }
2432
2433                         goto restart;
2434                 }
2435         }
2436
2437         /* Check if we should retry the allocation */
2438         pages_reclaimed += did_some_progress;
2439         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2440                                                 pages_reclaimed)) {
2441                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2442                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2443                 goto rebalance;
2444         } else {
2445                 /*
2446                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2447                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2448                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2449                  */
2450                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2451                                         zonelist, high_zoneidx,
2452                                         nodemask,
2453                                         alloc_flags, preferred_zone,
2454                                         migratetype, sync_migration,
2455                                         &deferred_compaction,
2456                                         &did_some_progress);
2457                 if (page)
2458                         goto got_pg;
2459         }
2460
2461 nopage:
2462         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2463         return page;
2464 got_pg:
2465         if (kmemcheck_enabled)
2466                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2467         return page;
2468
2469 }
2470
2471 /*
2472  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2473  */
2474 struct page *
2475 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2476                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2477 {
2478         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2479         struct zone *preferred_zone;
2480         struct page *page = NULL;
2481         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2482         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2483
2484         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2485
2486         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2487
2488         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2489
2490         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2491                 return NULL;
2492
2493         /*
2494          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2495          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2496          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2497          */
2498         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2499                 return NULL;
2500
2501 retry_cpuset:
2502         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2503
2504         /* The preferred zone is used for statistics later */
2505         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2506                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2507                                 &preferred_zone);
2508         if (!preferred_zone)
2509                 goto out;
2510
2511 #ifdef CONFIG_LOW_MEM_NOTIFY
2512         if (is_low_mem_situation())
2513                 low_mem_notify();
2514 #endif
2515
2516         /* First allocation attempt */
2517         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2518                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2519                         preferred_zone, migratetype);
2520         if (unlikely(!page))
2521                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2522                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2523                                 preferred_zone, migratetype);
2524
2525         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2526
2527 out:
2528         /*
2529          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2530          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2531          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2532          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2533          */
2534         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2535                 goto retry_cpuset;
2536
2537         return page;
2538 }
2539 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2540
2541 /*
2542  * Common helper functions.
2543  */
2544 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2545 {
2546         struct page *page;
2547
2548         /*
2549          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2550          * a highmem page
2551          */
2552         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2553
2554         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2555         if (!page)
2556                 return 0;
2557         return (unsigned long) page_address(page);
2558 }
2559 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2560
2561 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2562 {
2563         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2564 }
2565 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2566
2567 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2568 {
2569         if (put_page_testzero(page)) {
2570                 if (order == 0)
2571                         free_hot_cold_page(page, 0);
2572                 else
2573                         __free_pages_ok(page, order);
2574         }
2575 }
2576
2577 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2578
2579 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2580 {
2581         if (addr != 0) {
2582                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2583                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2584         }
2585 }
2586
2587 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2588
2589 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2590 {
2591         if (addr) {
2592                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2593                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2594
2595                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2596                 while (used < alloc_end) {
2597                         free_page(used);
2598                         used += PAGE_SIZE;
2599                 }
2600         }
2601         return (void *)addr;
2602 }
2603
2604 /**
2605  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2606  * @size: the number of bytes to allocate
2607  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2608  *
2609  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2610  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2611  * allocate memory in power-of-two pages.
2612  *
2613  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2614  *
2615  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2616  */
2617 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2618 {
2619         unsigned int order = get_order(size);
2620         unsigned long addr;
2621
2622         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2623         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2624 }
2625 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2626
2627 /**
2628  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2629  *                         pages on a node.
2630  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2631  * @size: the number of bytes to allocate
2632  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2633  *
2634  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2635  * back.
2636  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2637  * but is not exact.
2638  */
2639 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2640 {
2641         unsigned order = get_order(size);
2642         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2643         if (!p)
2644                 return NULL;
2645         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2646 }
2647 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2648
2649 /**
2650  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2651  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2652  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2653  *
2654  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2655  */
2656 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2657 {
2658         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2659         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2660
2661         while (addr < end) {
2662                 free_page(addr);
2663                 addr += PAGE_SIZE;
2664         }
2665 }
2666 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2667
2668 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2669 {
2670         struct zoneref *z;
2671         struct zone *zone;
2672
2673         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2674         unsigned int sum = 0;
2675
2676         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2677
2678         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2679                 unsigned long size = zone->present_pages;
2680                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2681                 if (size > high)
2682                         sum += size - high;
2683         }
2684
2685         return sum;
2686 }
2687
2688 /*
2689  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2690  */
2691 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2692 {
2693         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2694 }
2695 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2696
2697 /*
2698  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2699  */
2700 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2701 {
2702         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2703 }
2704
2705 static inline void show_node(struct zone *zone)
2706 {
2707         if (NUMA_BUILD)
2708                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2709 }
2710
2711 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2712 {
2713         val->totalram = totalram_pages;
2714         val->sharedram = 0;
2715         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2716         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2717         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2718         val->freehigh = nr_free_highpages();
2719         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2720 }
2721
2722 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2723
2724 #ifdef CONFIG_NUMA
2725 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2726 {
2727         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2728
2729         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2730         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2731 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2732         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2733         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2734                         NR_FREE_PAGES);
2735 #else
2736         val->totalhigh = 0;
2737         val->freehigh = 0;
2738 #endif
2739         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2740 }
2741 #endif
2742
2743 /*
2744  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2745  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2746  */
2747 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2748 {
2749         bool ret = false;
2750         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2751
2752         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2753                 goto out;
2754
2755         do {
2756                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2757                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2758         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2759 out:
2760         return ret;
2761 }
2762
2763 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2764
2765 /*
2766  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2767  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2768  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2769  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2770  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2771  */
2772 void show_free_areas(unsigned int filter)
2773 {
2774         int cpu;
2775         struct zone *zone;
2776
2777         for_each_populated_zone(zone) {
2778                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2779                         continue;
2780                 show_node(zone);
2781                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2782
2783                 for_each_online_cpu(cpu) {
2784                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2785
2786                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2787
2788                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2789                                cpu, pageset->pcp.high,
2790                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2791                 }
2792         }
2793
2794         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2795                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2796                 " unevictable:%lu"
2797                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2798                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2799                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2800                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2801                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2802                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2803                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2804                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2805                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2806                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2807                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2808                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2809                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2810                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2811                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2812                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2813                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2814                 global_page_state(NR_SHMEM),
2815                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2816                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2817
2818         for_each_populated_zone(zone) {
2819                 int i;
2820
2821                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2822                         continue;
2823                 show_node(zone);
2824                 printk("%s"
2825                         " free:%lukB"
2826                         " min:%lukB"
2827                         " low:%lukB"
2828                         " high:%lukB"
2829                         " active_anon:%lukB"
2830                         " inactive_anon:%lukB"
2831                         " active_file:%lukB"
2832                         " inactive_file:%lukB"
2833                         " unevictable:%lukB"
2834                         " isolated(anon):%lukB"
2835                         " isolated(file):%lukB"
2836                         " present:%lukB"
2837                         " mlocked:%lukB"
2838                         " dirty:%lukB"
2839                         " writeback:%lukB"
2840                         " mapped:%lukB"
2841                         " shmem:%lukB"
2842                         " slab_reclaimable:%lukB"
2843                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2844                         " kernel_stack:%lukB"
2845                         " pagetables:%lukB"
2846                         " unstable:%lukB"
2847                         " bounce:%lukB"
2848                         " writeback_tmp:%lukB"
2849                         " pages_scanned:%lu"
2850                         " all_unreclaimable? %s"
2851                         "\n",
2852                         zone->name,
2853                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2854                         K(min_wmark_pages(zone)),
2855                         K(low_wmark_pages(zone)),
2856                         K(high_wmark_pages(zone)),
2857                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2858                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2859                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2860                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2861                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2862                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2863                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2864                         K(zone->present_pages),
2865                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2866                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2867                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2868                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2869                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2870                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2871                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2872                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2873                                 THREAD_SIZE / 1024,
2874                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2875                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2876                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2877                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2878                         zone->pages_scanned,
2879                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2880                         );
2881                 printk("lowmem_reserve[]:");
2882                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2883                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2884                 printk("\n");
2885         }
2886
2887         for_each_populated_zone(zone) {
2888                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2889
2890                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2891                         continue;
2892                 show_node(zone);
2893                 printk("%s: ", zone->name);
2894
2895                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2896                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2897                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2898                         total += nr[order] << order;
2899                 }
2900                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2901                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2902                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2903                 printk("= %lukB\n", K(total));
2904         }
2905
2906         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2907
2908         show_swap_cache_info();
2909 }
2910
2911 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2912 {
2913         zoneref->zone = zone;
2914         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2915 }
2916
2917 /*
2918  * Builds allocation fallback zone lists.
2919  *
2920  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2921  */
2922 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2923                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2924 {
2925         struct zone *zone;
2926
2927         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2928         zone_type++;
2929
2930         do {
2931                 zone_type--;
2932                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2933                 if (populated_zone(zone)) {
2934                         zoneref_set_zone(zone,
2935                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2936                         check_highest_zone(zone_type);
2937                 }
2938
2939         } while (zone_type);
2940         return nr_zones;
2941 }
2942
2943
2944 /*
2945  *  zonelist_order:
2946  *  0 = automatic detection of better ordering.
2947  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2948  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2949  *
2950  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2951  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2952  */
2953 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2954 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2955 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2956
2957 /* zonelist order in the kernel.
2958  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2959  */
2960 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2961 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2962
2963
2964 #ifdef CONFIG_NUMA
2965 /* The value user specified ....changed by config */
2966 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2967 /* string for sysctl */
2968 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2969 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2970
2971 /*
2972  * interface for configure zonelist ordering.
2973  * command line option "numa_zonelist_order"
2974  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2975  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2976  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2977  */
2978
2979 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2980 {
2981         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2982                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2983         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2984                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2985         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2986                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2987         } else {
2988                 printk(KERN_WARNING
2989                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2990                         "%s\n", s);
2991                 return -EINVAL;
2992         }
2993         return 0;
2994 }
2995
2996 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2997 {
2998         int ret;
2999
3000         if (!s)
3001                 return 0;
3002
3003         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3004         if (ret == 0)
3005                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3006
3007         return ret;
3008 }
3009 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3010
3011 /*
3012  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3013  */
3014 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3015                 void __user *buffer, size_t *length,
3016                 loff_t *ppos)
3017 {
3018         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3019         int ret;
3020         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3021
3022         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3023         if (write)
3024                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3025         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3026         if (ret)
3027                 goto out;
3028         if (write) {
3029                 int oldval = user_zonelist_order;
3030                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3031                         /*
3032                          * bogus value.  restore saved string
3033                          */
3034                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3035                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3036                         user_zonelist_order = oldval;
3037                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3038                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3039                         build_all_zonelists(NULL);
3040                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3041                 }
3042         }
3043 out:
3044         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3045         return ret;
3046 }
3047
3048
3049 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3050 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3051
3052 /**
3053  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3054  * @node: node whose fallback list we're appending
3055  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3056  *
3057  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3058  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3059  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3060  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3061  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3062  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3063  * on them otherwise.
3064  * It returns -1 if no node is found.
3065  */
3066 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3067 {
3068         int n, val;
3069         int min_val = INT_MAX;
3070         int best_node = -1;
3071         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3072
3073         /* Use the local node if we haven't already */
3074         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3075                 node_set(node, *used_node_mask);
3076                 return node;
3077         }
3078
3079         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3080
3081                 /* Don't want a node to appear more than once */
3082                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3083                         continue;
3084
3085                 /* Use the distance array to find the distance */
3086                 val = node_distance(node, n);
3087
3088                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3089                 val += (n < node);
3090
3091                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3092                 tmp = cpumask_of_node(n);
3093                 if (!cpumask_empty(tmp))
3094                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3095
3096                 /* Slight preference for less loaded node */
3097                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3098                 val += node_load[n];
3099
3100                 if (val < min_val) {
3101                         min_val = val;
3102                         best_node = n;
3103                 }
3104         }
3105
3106         if (best_node >= 0)
3107                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3108
3109         return best_node;
3110 }
3111
3112
3113 /*
3114  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3115  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3116  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3117  */
3118 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3119 {
3120         int j;
3121         struct zonelist *zonelist;
3122
3123         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3124         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3125                 ;
3126         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3127                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3128         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3129         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3130 }
3131
3132 /*
3133  * Build gfp_thisnode zonelists
3134  */
3135 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3136 {
3137         int j;
3138         struct zonelist *zonelist;
3139
3140         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3141         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3142         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3143         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3144 }
3145
3146 /*
3147  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3148  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3149  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3150  * may still exist in local DMA zone.
3151  */
3152 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3153
3154 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3155 {
3156         int pos, j, node;
3157         int zone_type;          /* needs to be signed */
3158         struct zone *z;
3159         struct zonelist *zonelist;
3160
3161         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3162         pos = 0;
3163         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3164                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3165                         node = node_order[j];
3166                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3167                         if (populated_zone(z)) {
3168                                 zoneref_set_zone(z,
3169                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3170                                 check_highest_zone(zone_type);
3171                         }
3172                 }
3173         }
3174         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3175         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3176 }
3177
3178 static int default_zonelist_order(void)
3179 {
3180         int nid, zone_type;
3181         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3182         struct zone *z;
3183         int average_size;
3184         /*
3185          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3186          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3187          * into OOM very easily.
3188          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3189          */
3190         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3191         low_kmem_size = 0;
3192         total_size = 0;
3193         for_each_online_node(nid) {
3194                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3195                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3196                         if (populated_zone(z)) {
3197                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3198                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3199                                 total_size += z->present_pages;
3200                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3201                                 /*
3202                                  * If any node has only lowmem, then node order
3203                                  * is preferred to allow kernel allocations
3204                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3205                                  * on other nodes when there is an abundance of
3206                                  * lowmem available to allocate from.
3207                                  */
3208                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3209                         }
3210                 }
3211         }
3212         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3213             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3214                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3215         /*
3216          * look into each node's config.
3217          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3218          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3219          */
3220         average_size = total_size /
3221                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3222         for_each_online_node(nid) {
3223                 low_kmem_size = 0;
3224                 total_size = 0;
3225                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3226                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3227                         if (populated_zone(z)) {
3228                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3229                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3230                                 total_size += z->present_pages;
3231                         }
3232                 }
3233                 if (low_kmem_size &&
3234                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3235                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3236                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3237         }
3238         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3239 }
3240
3241 static void set_zonelist_order(void)
3242 {
3243         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3244                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3245         else
3246                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3247 }
3248
3249 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3250 {
3251         int j, node, load;
3252         enum zone_type i;
3253         nodemask_t used_mask;
3254         int local_node, prev_node;
3255         struct zonelist *zonelist;
3256         int order = current_zonelist_order;
3257
3258         /* initialize zonelists */
3259         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3260                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3261                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3262                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3263         }
3264
3265         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3266         local_node = pgdat->node_id;
3267         load = nr_online_nodes;
3268         prev_node = local_node;
3269         nodes_clear(used_mask);
3270
3271         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3272         j = 0;
3273
3274         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3275                 int distance = node_distance(local_node, node);
3276
3277                 /*
3278                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3279                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3280                  */
3281                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3282                         zone_reclaim_mode = 1;
3283
3284                 /*
3285                  * We don't want to pressure a particular node.
3286                  * So adding penalty to the first node in same
3287                  * distance group to make it round-robin.
3288                  */
3289                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3290                         node_load[node] = load;
3291
3292                 prev_node = node;
3293                 load--;
3294                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3295                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3296                 else
3297                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3298         }
3299
3300         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3301                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3302                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3303         }
3304
3305         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3306 }
3307
3308 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3309 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3310 {
3311         struct zonelist *zonelist;
3312         struct zonelist_cache *zlc;
3313         struct zoneref *z;
3314
3315         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3316         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3317         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3318         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3319                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3320 }
3321
3322 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3323 /*
3324  * Return node id of node used for "local" allocations.
3325  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3326  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3327  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3328  */
3329 int local_memory_node(int node)
3330 {
3331         struct zone *zone;
3332
3333         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3334                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3335                                    NULL,
3336                                    &zone);
3337         return zone->node;
3338 }
3339 #endif
3340
3341 #else   /* CONFIG_NUMA */
3342
3343 static void set_zonelist_order(void)
3344 {
3345         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3346 }
3347
3348 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3349 {
3350         int node, local_node;
3351         enum zone_type j;
3352         struct zonelist *zonelist;
3353
3354         local_node = pgdat->node_id;
3355
3356         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3357         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3358
3359         /*
3360          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3361          * of all the other nodes.
3362          * We don't want to pressure a particular node, so when
3363          * building the zones for node N, we make sure that the
3364          * zones coming right after the local ones are those from
3365          * node N+1 (modulo N)
3366          */
3367         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3368                 if (!node_online(node))
3369                         continue;
3370                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3371                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3372         }
3373         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3374                 if (!node_online(node))
3375                         continue;
3376                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3377                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3378         }
3379
3380         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3381         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3382 }
3383
3384 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3385 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3386 {
3387         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3388 }
3389
3390 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3391
3392 /*
3393  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3394  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3395  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3396  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3397  * with interrupts disabled.
3398  *
3399  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3400  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3401  * hotplugged processors.
3402  *
3403  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3404  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3405  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3406  */
3407 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3408 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3409 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3410
3411 /*
3412  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3413  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3414  */
3415 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3416
3417 /* return values int ....just for stop_machine() */
3418 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3419 {
3420         int nid;
3421         int cpu;
3422
3423 #ifdef CONFIG_NUMA
3424         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3425 #endif
3426         for_each_online_node(nid) {
3427                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3428
3429                 build_zonelists(pgdat);
3430                 build_zonelist_cache(pgdat);
3431         }
3432
3433         /*
3434          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3435          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3436          * each zone will be allocated later when the per cpu
3437          * allocator is available.
3438          *
3439          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3440          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3441          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3442          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3443          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3444          * (a chicken-egg dilemma).
3445          */
3446         for_each_possible_cpu(cpu) {
3447                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3448
3449 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3450                 /*
3451                  * We now know the "local memory node" for each node--
3452                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3453                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3454                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3455                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3456                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3457                  */
3458                 if (cpu_online(cpu))
3459                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3460 #endif
3461         }
3462
3463         return 0;
3464 }
3465
3466 /*
3467  * Called with zonelists_mutex held always
3468  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3469  */
3470 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3471 {
3472         set_zonelist_order();
3473
3474         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3475                 __build_all_zonelists(NULL);
3476                 mminit_verify_zonelist();
3477                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3478         } else {
3479                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3480                    of zonelist */
3481 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3482                 if (data)
3483                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3484 #endif
3485                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3486                 /* cpuset refresh routine should be here */
3487         }
3488         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3489         /*
3490          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3491          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3492          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3493          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3494          * disabled and enable it later
3495          */
3496         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3497                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3498         else
3499                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3500
3501         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3502                 "Total pages: %ld\n",
3503                         nr_online_nodes,
3504                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3505                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3506                         vm_total_pages);
3507 #ifdef CONFIG_NUMA
3508         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3509 #endif
3510 }
3511
3512 /*
3513  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3514  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3515  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3516  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3517  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3518  * conservative, even though it seems large.
3519  *
3520  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3521  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3522  */
3523 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3524
3525 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3526 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3527 {
3528         unsigned long size = 1;
3529
3530         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3531
3532         while (size < pages)
3533                 size <<= 1;
3534
3535         /*
3536          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3537          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3538          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3539          */
3540         size = min(size, 4096UL);
3541
3542         return max(size, 4UL);
3543 }
3544 #else
3545 /*
3546  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3547  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3548  *
3549  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3550  *
3551  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3552  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3553  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3554  *
3555  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3556  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3557  *
3558  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3559  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3560  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3561  */
3562 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3563 {
3564         return 4096UL;
3565 }
3566 #endif
3567
3568 /*
3569  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3570  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3571  * hash function before the remainder is taken.
3572  */
3573 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3574 {
3575         return ffz(~size);
3576 }
3577
3578 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3579
3580 /*
3581  * Check if a pageblock contains reserved pages
3582  */
3583 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3584 {
3585         unsigned long pfn;
3586
3587         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3588                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3589                         return 1;
3590         }
3591         return 0;
3592 }
3593
3594 /*
3595  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3596  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3597  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3598  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3599  * blocks as reclaim kicks in
3600  */
3601 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3602 {
3603         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3604         struct page *page;
3605         unsigned long block_migratetype;
3606         int reserve;
3607
3608         /*
3609          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3610          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3611          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3612          * the block.
3613          */
3614         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3615         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3616         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3617         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3618                                                         pageblock_order;
3619
3620         /*
3621          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3622          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3623          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3624          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3625          * future allocation of hugepages at runtime.
3626          */
3627         reserve = min(2, reserve);
3628
3629         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3630                 if (!pfn_valid(pfn))
3631                         continue;
3632                 page = pfn_to_page(pfn);
3633
3634                 /* Watch out for overlapping nodes */
3635                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3636                         continue;
3637
3638                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3639
3640                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3641                 if (reserve > 0) {
3642                         /*
3643                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3644                          * them.
3645                          */
3646                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3647                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3648                                 continue;
3649
3650                         /* If this block is reserved, account for it */
3651                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3652                                 reserve--;
3653                                 continue;
3654                         }
3655
3656                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3657                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3658                                 set_pageblock_migratetype(page,
3659                                                         MIGRATE_RESERVE);
3660                                 move_freepages_block(zone, page,
3661                                                         MIGRATE_RESERVE);
3662                                 reserve--;
3663                                 continue;
3664                         }
3665                 }
3666
3667                 /*
3668                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3669                  * take it back
3670                  */
3671                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3672                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3673                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3674                 }
3675         }
3676 }
3677
3678 /*
3679  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3680  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3681  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3682  */
3683 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3684                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3685 {
3686         struct page *page;
3687         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3688         unsigned long pfn;
3689         struct zone *z;
3690
3691         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3692                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3693
3694         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3695         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3696                 /*
3697                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3698                  * handed to this function.  They do not
3699                  * exist on hotplugged memory.
3700                  */
3701                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3702                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3703                                 continue;
3704                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3705                                 continue;
3706                 }
3707                 page = pfn_to_page(pfn);
3708                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3709                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3710                 init_page_count(page);
3711                 reset_page_mapcount(page);
3712                 SetPageReserved(page);
3713                 /*
3714                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3715                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3716                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3717                  * the address space during boot when many long-lived
3718                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3719                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3720                  * setup_zone_migrate_reserve()
3721                  *
3722                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3723                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3724                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3725                  * pfn out of zone.
3726                  */
3727                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3728                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3729                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3730                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3731
3732                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3733 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3734                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3735                 if (!is_highmem_idx(zone))
3736                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3737 #endif
3738         }
3739 }
3740
3741 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3742 {
3743         int order, t;
3744         for_each_migratetype_order(order, t) {
3745                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3746                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3747         }
3748 }
3749
3750 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3751 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3752         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3753 #endif
3754
3755 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3756 {
3757 #ifdef CONFIG_MMU
3758         int batch;
3759
3760         /*
3761          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3762          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3763          *
3764          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3765          */
3766         batch = zone->present_pages / 1024;
3767         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3768                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3769         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3770         if (batch < 1)
3771                 batch = 1;
3772
3773         /*
3774          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3775          * of 2 value was found to be more likely to have
3776          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3777          *
3778          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3779          * batches of pages, one task can end up with a lot
3780          * of pages of one half of the possible page colors
3781          * and the other with pages of the other colors.
3782          */
3783         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3784
3785         return batch;
3786
3787 #else
3788         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3789          * conditions.
3790          *
3791          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3792          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3793          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3794          *
3795          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3796          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3797          * can be a significant delay between the individual batches being
3798          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3799          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3800          */
3801         return 0;
3802 #endif
3803 }
3804
3805 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3806 {
3807         struct per_cpu_pages *pcp;
3808         int migratetype;
3809
3810         memset(p, 0, sizeof(*p));
3811
3812         pcp = &p->pcp;
3813         pcp->count = 0;
3814         pcp->high = 6 * batch;
3815         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3816         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3817                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3818 }
3819
3820 /*
3821  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3822  * to the value high for the pageset p.
3823  */
3824
3825 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3826                                 unsigned long high)
3827 {
3828         struct per_cpu_pages *pcp;
3829
3830         pcp = &p->pcp;
3831         pcp->high = high;
3832         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3833         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3834                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3835 }
3836
3837 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3838 {
3839         int cpu;
3840
3841         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3842
3843         for_each_possible_cpu(cpu) {
3844                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3845
3846                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3847
3848                 if (percpu_pagelist_fraction)
3849                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3850                                 (zone->present_pages /
3851                                         percpu_pagelist_fraction));
3852         }
3853 }
3854
3855 /*
3856  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3857  * Before this call only boot pagesets were available.
3858  */
3859 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3860 {
3861         struct zone *zone;
3862
3863         for_each_populated_zone(zone)
3864                 setup_zone_pageset(zone);
3865 }
3866
3867 static noinline __init_refok
3868 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3869 {
3870         int i;
3871         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3872         size_t alloc_size;
3873
3874         /*
3875          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3876          * per zone.
3877          */
3878         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3879                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3880         zone->wait_table_bits =
3881                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3882         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3883                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3884
3885         if (!slab_is_available()) {
3886                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3887                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3888         } else {
3889                 /*
3890                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3891                  * via memory hot-add.
3892                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3893                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3894                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3895                  * node itself as well.
3896                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3897                  * necessary.
3898                  */
3899                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3900         }
3901         if (!zone->wait_table)
3902                 return -ENOMEM;
3903
3904         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3905                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3906
3907         return 0;
3908 }
3909
3910 static int __zone_pcp_update(void *data)
3911 {
3912         struct zone *zone = data;
3913         int cpu;
3914         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3915
3916         for_each_possible_cpu(cpu) {
3917                 struct per_cpu_pageset *pset;
3918                 struct per_cpu_pages *pcp;
3919
3920                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3921                 pcp = &pset->pcp;
3922
3923                 local_irq_save(flags);
3924                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3925                 setup_pageset(pset, batch);
3926                 local_irq_restore(flags);
3927         }
3928         return 0;
3929 }
3930
3931 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3932 {
3933         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3934 }
3935
3936 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3937 {
3938         /*
3939          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3940          * relies on the ability of the linker to provide the
3941          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3942          */
3943         zone->pageset = &boot_pageset;
3944
3945         if (zone->present_pages)
3946                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3947                         zone->name, zone->present_pages,
3948                                          zone_batchsize(zone));
3949 }
3950
3951 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3952                                         unsigned long zone_start_pfn,
3953                                         unsigned long size,
3954                                         enum memmap_context context)
3955 {
3956         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3957         int ret;
3958         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3959         if (ret)
3960                 return ret;
3961         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3962
3963         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3964
3965         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3966                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3967                         pgdat->node_id,
3968                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3969                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3970
3971         zone_init_free_lists(zone);
3972
3973         return 0;
3974 }
3975
3976 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3977 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3978 /*
3979  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3980  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3981  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3982  * alternative
3983  */
3984 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3985 {
3986         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3987         int i, nid;
3988
3989         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3990                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3991                         return nid;
3992         /* This is a memory hole */
3993         return -1;
3994 }
3995 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3996
3997 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3998 {
3999         int nid;
4000
4001         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4002         if (nid >= 0)
4003                 return nid;
4004         /* just returns 0 */
4005         return 0;
4006 }
4007
4008 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4009 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4010 {
4011         int nid;
4012
4013         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4014         if (nid >= 0 && nid != node)
4015                 return false;
4016         return true;
4017 }
4018 #endif
4019
4020 /**
4021  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4022  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4023  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4024  *
4025  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4026  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4027  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4028  */
4029 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4030 {
4031         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4032         int i, this_nid;
4033
4034         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4035                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4036                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4037
4038                 if (start_pfn < end_pfn)
4039                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4040                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4041                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4042         }
4043 }
4044
4045 /**
4046  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4047  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4048  *
4049  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4050  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4051  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4052  */
4053 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4054 {
4055         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4056         int i, this_nid;
4057
4058         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4059                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4060 }
4061
4062 /**
4063  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4064  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4065  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4066  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4067  *
4068  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4069  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4070  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4071  * PFNs will be 0.
4072  */
4073 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4074                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4075 {
4076         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4077         int i;
4078
4079         *start_pfn = -1UL;
4080         *end_pfn = 0;
4081
4082         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4083                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4084                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4085         }
4086
4087         if (*start_pfn == -1UL)
4088                 *start_pfn = 0;
4089 }
4090
4091 /*
4092  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4093  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4094  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4095  */
4096 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4097 {
4098         int zone_index;
4099         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4100                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4101                         continue;
4102
4103                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4104                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4105                         break;
4106         }
4107
4108         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4109         movable_zone = zone_index;
4110 }
4111
4112 /*
4113  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4114  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4115  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4116  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4117  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4118  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4119  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4120  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4121  */
4122 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4123                                         unsigned long zone_type,
4124                                         unsigned long node_start_pfn,
4125                                         unsigned long node_end_pfn,
4126                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4127                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4128 {
4129         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4130         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4131                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4132                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4133                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4134                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4135                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4136
4137                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4138                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4139                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4140                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4141
4142                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4143                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4144                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4145         }
4146 }
4147
4148 /*
4149  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4150  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4151  */
4152 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4153                                         unsigned long zone_type,
4154                                         unsigned long *ignored)
4155 {
4156         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4157         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4158
4159         /* Get the start and end of the node and zone */
4160         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4161         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4162         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4163         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4164                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4165                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4166
4167         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4168         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4169                 return 0;
4170
4171         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4172         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4173         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4174
4175         /* Return the spanned pages */
4176         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4177 }
4178
4179 /*
4180  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4181  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4182  */
4183 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4184                                 unsigned long range_start_pfn,
4185                                 unsigned long range_end_pfn)
4186 {
4187         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4188         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4189         int i;
4190
4191         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4192                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4193                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4194                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4195         }
4196         return nr_absent;
4197 }
4198
4199 /**
4200  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4201  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4202  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4203  *
4204  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4205  */
4206 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4207                                                         unsigned long end_pfn)
4208 {
4209         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4210 }
4211
4212 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4213 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4214                                         unsigned long zone_type,
4215                                         unsigned long *ignored)
4216 {
4217         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4218         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4219         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4220         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4221
4222         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4223         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4224         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4225
4226         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4227                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4228                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4229         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4230 }
4231
4232 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4233 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4234                                         unsigned long zone_type,
4235                                         unsigned long *zones_size)
4236 {
4237         return zones_size[zone_type];
4238 }
4239
4240 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4241                                                 unsigned long zone_type,
4242                                                 unsigned long *zholes_size)
4243 {
4244         if (!zholes_size)
4245                 return 0;
4246
4247         return zholes_size[zone_type];
4248 }
4249
4250 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4251
4252 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4253                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4254 {
4255         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4256         enum zone_type i;
4257
4258         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4259                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4260                                                                 zones_size);
4261         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4262
4263         realtotalpages = totalpages;
4264         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4265                 realtotalpages -=
4266                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4267                                                                 zholes_size);
4268         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4269         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4270                                                         realtotalpages);
4271 }
4272
4273 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4274 /*
4275  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4276  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4277  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4278  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4279  * bytes.
4280  */
4281 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4282 {
4283         unsigned long usemapsize;
4284
4285         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4286         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4287         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4288         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4289
4290         return usemapsize / 8;
4291 }
4292
4293 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4294                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4295 {
4296         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4297         zone->pageblock_flags = NULL;
4298         if (usemapsize)
4299                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4300                                                                    usemapsize);
4301 }
4302 #else
4303 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4304                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4305 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4306
4307 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4308
4309 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4310 static inline int pageblock_default_order(void)
4311 {
4312         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4313                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4314
4315         return MAX_ORDER-1;
4316 }
4317
4318 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4319 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4320 {
4321         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4322         if (pageblock_order)
4323                 return;
4324
4325         /*
4326          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4327          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4328          */
4329         pageblock_order = order;
4330 }
4331 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4332
4333 /*
4334  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4335  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4336  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4337  * pageblock_order based on the kernel config
4338  */
4339 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4340 {
4341         return MAX_ORDER-1;
4342 }
4343 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4344
4345 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4346
4347 /*
4348  * Set up the zone data structures:
4349  *   - mark all pages reserved
4350  *   - mark all memory queues empty
4351  *   - clear the memory bitmaps
4352  */
4353 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4354                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4355 {
4356         enum zone_type j;
4357         int nid = pgdat->node_id;
4358         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4359         int ret;
4360
4361         pgdat_resize_init(pgdat);
4362         pgdat->nr_zones = 0;
4363         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4364         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4365         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4366
4367         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4368                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4369                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4370                 enum lru_list lru;
4371
4372                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4373                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4374                                                                 zholes_size);
4375
4376                 /*
4377                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4378                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4379                  * and per-cpu initialisations
4380                  */
4381                 memmap_pages =
4382                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4383                 if (realsize >= memmap_pages) {
4384                         realsize -= memmap_pages;
4385                         if (memmap_pages)
4386                                 printk(KERN_DEBUG
4387                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4388                                        zone_names[j], memmap_pages);
4389                 } else
4390                         printk(KERN_WARNING
4391                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4392                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4393
4394                 /* Account for reserved pages */
4395                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4396                         realsize -= dma_reserve;
4397                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4398                                         zone_names[0], dma_reserve);
4399                 }
4400
4401                 if (!is_highmem_idx(j))
4402                         nr_kernel_pages += realsize;
4403                 nr_all_pages += realsize;
4404
4405                 zone->spanned_pages = size;
4406                 zone->present_pages = realsize;
4407 #ifdef CONFIG_NUMA
4408                 zone->node = nid;
4409                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4410                                                 / 100;
4411                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4412 #endif
4413                 zone->name = zone_names[j];
4414                 spin_lock_init(&zone->lock);
4415                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4416                 zone_seqlock_init(zone);
4417                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4418
4419                 zone_pcp_init(zone);
4420                 for_each_lru(lru)
4421                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lruvec.lists[lru]);
4422                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4423                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4424                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4425                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4426                 zap_zone_vm_stats(zone);
4427                 zone->flags = 0;
4428                 if (!size)
4429                         continue;
4430
4431                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4432                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4433                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4434                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4435                 BUG_ON(ret);
4436                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4437                 zone_start_pfn += size;
4438         }
4439 }
4440
4441 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4442 {
4443         /* Skip empty nodes */
4444         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4445                 return;
4446
4447 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4448         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4449         if (!pgdat->node_mem_map) {
4450                 unsigned long size, start, end;
4451                 struct page *map;
4452
4453                 /*
4454                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4455                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4456                  * for the buddy allocator to function correctly.
4457                  */
4458                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4459                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4460                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4461                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4462                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4463                 if (!map)
4464                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4465                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4466         }
4467 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4468         /*
4469          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4470          */
4471         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4472                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4473 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4474                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4475                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4476 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4477         }
4478 #endif
4479 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4480 }
4481
4482 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4483                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4484 {
4485         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4486
4487         pgdat->node_id = nid;
4488         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4489         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4490
4491         alloc_node_mem_map(pgdat);
4492 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4493         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4494                 nid, (unsigned long)pgdat,
4495                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4496 #endif
4497
4498         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4499 }
4500
4501 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4502
4503 #if MAX_NUMNODES > 1
4504 /*
4505  * Figure out the number of possible node ids.
4506  */
4507 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4508 {
4509         unsigned int node;
4510         unsigned int highest = 0;
4511
4512         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4513                 highest = node;
4514         nr_node_ids = highest + 1;
4515 }
4516 #else
4517 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4518 {
4519 }
4520 #endif
4521
4522 /**
4523  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4524  *
4525  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4526  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4527  * all the nodes.
4528  *
4529  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4530  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4531  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4532  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4533  *
4534  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4535  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4536  * populated node map.
4537  *
4538  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4539  * requirement (single node).
4540  */
4541 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4542 {
4543         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4544         unsigned long start, end, mask;
4545         int last_nid = -1;
4546         int i, nid;
4547
4548         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4549                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4550                         last_nid = nid;
4551                         last_end = end;
4552                         continue;
4553                 }
4554
4555                 /*
4556                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4557                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4558                  * too coarse to separate the current node from the last.
4559                  */
4560                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4561                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4562                         mask <<= 1;
4563
4564                 /* accumulate all internode masks */
4565                 accl_mask |= mask;
4566         }
4567
4568         /* convert mask to number of pages */
4569         return ~accl_mask + 1;
4570 }
4571
4572 /* Find the lowest pfn for a node */
4573 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4574 {
4575         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4576         unsigned long start_pfn;
4577         int i;
4578
4579         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4580                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4581
4582         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4583                 printk(KERN_WARNING
4584                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4585                 return 0;
4586         }
4587
4588         return min_pfn;
4589 }
4590
4591 /**
4592  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4593  *
4594  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4595  * add_active_range().
4596  */
4597 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4598 {
4599         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4600 }
4601
4602 /*
4603  * early_calculate_totalpages()
4604  * Sum pages in active regions for movable zone.
4605  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4606  */
4607 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4608 {
4609         unsigned long totalpages = 0;
4610         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4611         int i, nid;
4612
4613         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4614                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4615
4616                 totalpages += pages;
4617                 if (pages)
4618                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4619         }
4620         return totalpages;
4621 }
4622
4623 /*
4624  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4625  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4626  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4627  * others
4628  */
4629 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4630 {
4631         int i, nid;
4632         unsigned long usable_startpfn;
4633         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4634         /* save the state before borrow the nodemask */
4635         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4636         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4637         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4638
4639         /*
4640          * If movablecore was specified, calculate what size of
4641          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4642          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4643          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4644          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4645          * what movablecore would have allowed.
4646          */
4647         if (required_movablecore) {
4648                 unsigned long corepages;
4649
4650                 /*
4651                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4652                  * was requested by the user
4653                  */
4654                 required_movablecore =
4655                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4656                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4657
4658                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4659         }
4660
4661         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4662         if (!required_kernelcore)
4663                 goto out;
4664
4665         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4666         find_usable_zone_for_movable();
4667         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4668
4669 restart:
4670         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4671         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4672         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4673                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4674
4675                 /*
4676                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4677                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4678                  * amount of memory for the kernel
4679                  */
4680                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4681                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4682
4683                 /*
4684                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4685                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4686                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4687                  */
4688                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4689
4690                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4691                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4692                         unsigned long size_pages;
4693
4694                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4695                         if (start_pfn >= end_pfn)
4696                                 continue;
4697
4698                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4699                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4700                                 unsigned long kernel_pages;
4701                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4702                                                                 - start_pfn;
4703
4704                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4705                                                         kernelcore_remaining);
4706                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4707                                                         required_kernelcore);
4708
4709                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4710                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4711
4712                                         /*
4713                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4714                                          * that if we have to rebalance
4715                                          * kernelcore across nodes, we will
4716                                          * not double account here
4717                                          */
4718                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4719                                         continue;
4720                                 }
4721                                 start_pfn = usable_startpfn;
4722                         }
4723
4724                         /*
4725                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4726                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4727                          * number of pages used as kernelcore
4728                          */
4729                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4730                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4731                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4732                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4733
4734                         /*
4735                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4736                          * break if the kernelcore for this node has been
4737                          * satisified
4738                          */
4739                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4740                                                                 size_pages);
4741                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4742                         if (!kernelcore_remaining)
4743                                 break;
4744                 }
4745         }
4746
4747         /*
4748          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4749          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4750          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4751          * satisified
4752          */
4753         usable_nodes--;
4754         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4755                 goto restart;
4756
4757         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4758         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4759                 zone_movable_pfn[nid] =
4760                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4761
4762 out:
4763         /* restore the node_state */
4764         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4765 }
4766
4767 /* Any regular memory on that node ? */
4768 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4769 {
4770 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4771         enum zone_type zone_type;
4772
4773         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4774                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4775                 if (zone->present_pages) {
4776                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4777                         break;
4778                 }
4779         }
4780 #endif
4781 }
4782
4783 /**
4784  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4785  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4786  *
4787  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4788  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4789  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4790  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4791  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4792  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4793  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4794  * at arch_max_dma_pfn.
4795  */
4796 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4797 {
4798         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4799         int i, nid;
4800
4801         /* Record where the zone boundaries are */
4802         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4803                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4804         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4805                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4806         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4807         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4808         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4809                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4810                         continue;
4811                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4812                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4813                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4814                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4815         }
4816         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4817         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4818
4819         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4820         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4821         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4822
4823         /* Print out the zone ranges */
4824         printk("Zone PFN ranges:\n");
4825         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4826                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4827                         continue;
4828                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4829                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4830                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4831                         printk("empty\n");
4832                 else
4833                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4834                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4835                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4836         }
4837
4838         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4839         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4840         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4841                 if (zone_movable_pfn[i])
4842                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4843         }
4844
4845         /* Print out the early_node_map[] */
4846         printk("Early memory PFN ranges\n");
4847         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4848                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", nid, start_pfn, end_pfn);
4849
4850         /* Initialise every node */
4851         mminit_verify_pageflags_layout();
4852         setup_nr_node_ids();
4853         for_each_online_node(nid) {
4854                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4855                 free_area_init_node(nid, NULL,
4856                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4857
4858                 /* Any memory on that node */
4859                 if (pgdat->node_present_pages)
4860                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4861                 check_for_regular_memory(pgdat);
4862         }
4863 }
4864
4865 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4866 {
4867         unsigned long long coremem;
4868         if (!p)
4869                 return -EINVAL;
4870
4871         coremem = memparse(p, &p);
4872         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4873
4874         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4875         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4876
4877         return 0;
4878 }
4879
4880 /*
4881  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4882  * cannot be reclaimed or migrated.
4883  */
4884 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4885 {
4886         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4887 }
4888
4889 /*
4890  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4891  * can be reclaimed or migrated.
4892  */
4893 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4894 {
4895         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4896 }
4897
4898 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4899 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4900
4901 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4902
4903 /**
4904  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4905  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4906  *
4907  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4908  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4909  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4910  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4911  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4912  * smaller per-cpu batchsize.
4913  */
4914 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4915 {
4916         dma_reserve = new_dma_reserve;
4917 }
4918
4919 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4920 {
4921         free_area_init_node(0, zones_size,
4922                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4923 }
4924
4925 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4926                                  unsigned long action, void *hcpu)
4927 {
4928         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4929
4930         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4931                 lru_add_drain_cpu(cpu);
4932                 drain_pages(cpu);
4933
4934                 /*
4935                  * Spill the event counters of the dead processor
4936                  * into the current processors event counters.
4937                  * This artificially elevates the count of the current
4938                  * processor.
4939                  */
4940                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4941
4942                 /*
4943                  * Zero the differential counters of the dead processor
4944                  * so that the vm statistics are consistent.
4945                  *
4946                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4947                  * race with what we are doing.
4948                  */
4949                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4950         }
4951         return NOTIFY_OK;
4952 }
4953
4954 void __init page_alloc_init(void)
4955 {
4956         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4957 }
4958
4959 /*
4960  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4961  *      or min_free_kbytes changes.
4962  */
4963 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4964 {
4965         struct pglist_data *pgdat;
4966         unsigned long reserve_pages = 0;
4967         enum zone_type i, j;
4968
4969         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4970                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4971                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4972                         unsigned long max = 0;
4973
4974                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4975                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4976                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4977                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4978                         }
4979
4980                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4981                         max += high_wmark_pages(zone);
4982
4983                         if (max > zone->present_pages)
4984                                 max = zone->present_pages;
4985                         reserve_pages += max;
4986                         /*
4987                          * Lowmem reserves are not available to
4988                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
4989                          * kswapd tries to balance zones to their high
4990                          * watermark.  As a result, neither should be
4991                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
4992                          * situation where reclaim has to clean pages
4993                          * in order to balance the zones.
4994                          */
4995                         zone->dirty_balance_reserve = max;
4996                 }
4997         }
4998         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
4999         totalreserve_pages = reserve_pages;
5000 }
5001
5002 /*
5003  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5004  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5005  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5006  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5007  */
5008 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5009 {
5010         struct pglist_data *pgdat;
5011         enum zone_type j, idx;
5012
5013         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5014                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5015                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5016                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5017
5018                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5019
5020                         idx = j;
5021                         while (idx) {
5022                                 struct zone *lower_zone;
5023
5024                                 idx--;
5025
5026                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5027                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5028
5029                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5030                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5031                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5032                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5033                         }
5034                 }
5035         }
5036
5037         /* update totalreserve_pages */
5038         calculate_totalreserve_pages();
5039 }
5040
5041 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5042 {
5043         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5044         unsigned long lowmem_pages = 0;
5045         struct zone *zone;
5046         unsigned long flags;
5047
5048         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5049         for_each_zone(zone) {
5050                 if (!is_highmem(zone))
5051                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5052         }
5053
5054         for_each_zone(zone) {
5055                 u64 tmp;
5056
5057                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5058                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5059                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5060                 if (is_highmem(zone)) {
5061                         /*
5062                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5063                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5064                          * value here.
5065                          *
5066                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5067                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5068                          * not be capped for highmem.
5069                          */
5070                         int min_pages;
5071
5072                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5073                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5074                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5075                         if (min_pages > 128)
5076                                 min_pages = 128;
5077                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5078                 } else {
5079                         /*
5080                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5081                          * proportionate to the zone's size.
5082                          */
5083                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5084                 }
5085
5086                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5087                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5088
5089                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5090                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5091                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5092
5093                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5094                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5095         }
5096
5097         /* update totalreserve_pages */
5098         calculate_totalreserve_pages();
5099 }
5100
5101 /**
5102  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5103  * or when memory is hot-{added|removed}
5104  *
5105  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5106  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5107  */
5108 void setup_per_zone_wmarks(void)
5109 {
5110         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5111         __setup_per_zone_wmarks();
5112         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5113 }
5114
5115 /*
5116  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5117  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5118  * to be referenced again before it is swapped out.
5119  *
5120  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5121  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5122  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5123  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5124  *
5125  * total     target    max
5126  * memory    ratio     inactive anon
5127  * -------------------------------------
5128  *   10MB       1         5MB
5129  *  100MB       1        50MB
5130  *    1GB       3       250MB
5131  *   10GB      10       0.9GB
5132  *  100GB      31         3GB
5133  *    1TB     101        10GB
5134  *   10TB     320        32GB
5135  */
5136 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5137 {
5138         unsigned int gb, ratio;
5139
5140         /* Zone size in gigabytes */
5141         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5142         if (gb)
5143                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5144         else
5145                 ratio = 1;
5146
5147         zone->inactive_ratio = ratio;
5148 }
5149
5150 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5151 {
5152         struct zone *zone;
5153
5154         for_each_zone(zone)
5155                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5156 }
5157
5158 /*
5159  * Initialise min_free_kbytes.
5160  *
5161  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5162  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5163  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5164  *
5165  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5166  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5167  *
5168  * which yields
5169  *
5170  * 16MB:        512k
5171  * 32MB:        724k
5172  * 64MB:        1024k
5173  * 128MB:       1448k
5174  * 256MB:       2048k
5175  * 512MB:       2896k
5176  * 1024MB:      4096k
5177  * 2048MB:      5792k
5178  * 4096MB:      8192k
5179  * 8192MB:      11584k
5180  * 16384MB:     16384k
5181  */
5182 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5183 {
5184         unsigned long lowmem_kbytes;
5185
5186         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5187
5188         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5189         if (min_free_kbytes < 128)
5190                 min_free_kbytes = 128;
5191         if (min_free_kbytes > 65536)
5192                 min_free_kbytes = 65536;
5193         setup_per_zone_wmarks();
5194         refresh_zone_stat_thresholds();
5195         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5196         setup_per_zone_inactive_ratio();
5197         return 0;
5198 }
5199 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5200
5201 /*
5202  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5203  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5204  *      changes.
5205  */
5206 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5207         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5208 {
5209         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5210         if (write)
5211                 setup_per_zone_wmarks();
5212         return 0;
5213 }
5214
5215 #ifdef CONFIG_NUMA
5216 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5217         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5218 {
5219         struct zone *zone;
5220         int rc;
5221
5222         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5223         if (rc)
5224                 return rc;
5225
5226         for_each_zone(zone)
5227                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5228                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5229         return 0;
5230 }
5231
5232 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5233         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5234 {
5235         struct zone *zone;
5236         int rc;
5237
5238         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5239         if (rc)
5240                 return rc;
5241
5242         for_each_zone(zone)
5243                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5244                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5245         return 0;
5246 }
5247 #endif
5248
5249 /*
5250  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5251  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5252  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5253  *
5254  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5255  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5256  * if in function of the boot time zone sizes.
5257  */
5258 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5259         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5260 {
5261         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5262         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5263         return 0;
5264 }
5265
5266 /*
5267  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5268  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5269  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5270  */
5271
5272 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5273         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5274 {
5275         struct zone *zone;
5276         unsigned int cpu;
5277         int ret;
5278
5279         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5280         if (!write || (ret < 0))
5281                 return ret;
5282         for_each_populated_zone(zone) {
5283                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5284                         unsigned long  high;
5285                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5286                         setup_pagelist_highmark(
5287                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5288                 }
5289         }
5290         return 0;
5291 }
5292
5293 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5294
5295 #ifdef CONFIG_NUMA
5296 static int __init set_hashdist(char *str)
5297 {
5298         if (!str)
5299                 return 0;
5300         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5301         return 1;
5302 }
5303 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5304 #endif
5305
5306 /*
5307  * allocate a large system hash table from bootmem
5308  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5309  *   quantity of entries
5310  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5311  */
5312 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5313                                      unsigned long bucketsize,
5314                                      unsigned long numentries,
5315                                      int scale,
5316                                      int flags,
5317                                      unsigned int *_hash_shift,
5318                                      unsigned int *_hash_mask,
5319                                      unsigned long limit)
5320 {
5321         unsigned long long max = limit;
5322         unsigned long log2qty, size;
5323         void *table = NULL;
5324
5325         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5326         if (!numentries) {
5327                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5328                 numentries = nr_kernel_pages;
5329                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5330                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5331                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5332
5333                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5334                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5335                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5336                 else
5337                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5338
5339                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5340                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5341                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5342                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5343                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5344                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5345                                 BUG_ON(!numentries);
5346                         }
5347                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5348                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5349         }
5350         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5351
5352         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5353         if (max == 0) {
5354                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5355                 do_div(max, bucketsize);
5356         }
5357         max = min(max, 0x80000000ULL);
5358
5359         if (numentries > max)
5360                 numentries = max;
5361
5362         log2qty = ilog2(numentries);
5363
5364         do {
5365                 size = bucketsize << log2qty;
5366                 if (flags & HASH_EARLY)
5367                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5368                 else if (hashdist)
5369                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5370                 else {
5371                         /*
5372                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5373                          * some pages at the end of hash table which
5374                          * alloc_pages_exact() automatically does
5375                          */
5376                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5377                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5378                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5379                         }
5380                 }
5381         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5382
5383         if (!table)
5384                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5385
5386         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5387                tablename,
5388                (1UL << log2qty),
5389                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5390                size);
5391
5392         if (_hash_shift)
5393                 *_hash_shift = log2qty;
5394         if (_hash_mask)
5395                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5396
5397         return table;
5398 }
5399
5400 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5401 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5402                                                         unsigned long pfn)
5403 {
5404 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5405         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5406 #else
5407         return zone->pageblock_flags;
5408 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5409 }
5410
5411 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5412 {
5413 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5414         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5415         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5416 #else
5417         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5418         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5419 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5420 }
5421
5422 /**
5423  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5424  * @page: The page within the block of interest
5425  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5426  * @end_bitidx: The last bit of interest
5427  * returns pageblock_bits flags
5428  */
5429 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5430                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5431 {
5432         struct zone *zone;
5433         unsigned long *bitmap;
5434         unsigned long pfn, bitidx;
5435         unsigned long flags = 0;
5436         unsigned long value = 1;
5437
5438         zone = page_zone(page);
5439         pfn = page_to_pfn(page);
5440         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5441         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5442
5443         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5444                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5445                         flags |= value;
5446
5447         return flags;
5448 }
5449
5450 /**
5451  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5452  * @page: The page within the block of interest
5453  * @start_bitidx: The first bit of interest
5454  * @end_bitidx: The last bit of interest
5455  * @flags: The flags to set
5456  */
5457 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5458                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5459 {
5460         struct zone *zone;
5461         unsigned long *bitmap;
5462         unsigned long pfn, bitidx;
5463         unsigned long value = 1;
5464
5465         zone = page_zone(page);
5466         pfn = page_to_pfn(page);
5467         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5468         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5469         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5470         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5471
5472         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5473                 if (flags & value)
5474                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5475                 else
5476                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5477 }
5478
5479 /*
5480  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5481  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5482  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5483  */
5484
5485 static int
5486 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5487 {
5488         unsigned long pfn, iter, found;
5489         int mt;
5490
5491         /*
5492          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5493          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5494          */
5495         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5496                 return true;
5497         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5498         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5499                 return true;
5500
5501         pfn = page_to_pfn(page);
5502         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5503                 unsigned long check = pfn + iter;
5504
5505                 if (!pfn_valid_within(check))
5506                         continue;
5507
5508                 page = pfn_to_page(check);
5509                 if (!page_count(page)) {
5510                         if (PageBuddy(page))
5511                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5512                         continue;
5513                 }
5514                 if (!PageLRU(page))
5515                         found++;
5516                 /*
5517                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5518                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5519                  * and it still to be fixed.
5520                  */
5521                 /*
5522                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5523                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5524                  *
5525                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5526                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5527                  * page at boot.
5528                  */
5529                 if (found > count)
5530                         return false;
5531         }
5532         return true;
5533 }
5534
5535 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5536 {
5537         struct zone *zone;
5538         unsigned long pfn;
5539
5540         /*
5541          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5542          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5543          * the zone but still within the section.
5544          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5545          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5546          */
5547         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5548                 return false;
5549
5550         zone = page_zone(page);
5551         pfn = page_to_pfn(page);
5552         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5553                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5554                 return false;
5555
5556         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5557 }
5558
5559 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5560 {
5561         struct zone *zone;
5562         unsigned long flags, pfn;
5563         struct memory_isolate_notify arg;
5564         int notifier_ret;
5565         int ret = -EBUSY;
5566
5567         zone = page_zone(page);
5568
5569         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5570
5571         pfn = page_to_pfn(page);
5572         arg.start_pfn = pfn;
5573         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5574         arg.pages_found = 0;
5575
5576         /*
5577          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5578          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5579          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5580          * number of pages in a range that are held by the balloon
5581          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5582          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5583          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5584          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5585          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5586          */
5587         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5588         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5589         if (notifier_ret)
5590                 goto out;
5591         /*
5592          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5593          * We just check MOVABLE pages.
5594          */
5595         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5596                 ret = 0;
5597
5598         /*
5599          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5600          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5601          */
5602
5603 out:
5604         if (!ret) {
5605                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5606                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5607         }
5608
5609         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5610         if (!ret)
5611                 drain_all_pages();
5612         return ret;
5613 }
5614
5615 void unset_migratetype_isolate(struct page *page, unsigned migratetype)
5616 {
5617         struct zone *zone;
5618         unsigned long flags;
5619         zone = page_zone(page);
5620         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5621         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5622                 goto out;
5623         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
5624         move_freepages_block(zone, page, migratetype);
5625 out:
5626         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5627 }
5628
5629 #ifdef CONFIG_CMA
5630
5631 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5632 {
5633         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5634                              pageblock_nr_pages) - 1);
5635 }
5636
5637 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5638 {
5639         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5640                                 pageblock_nr_pages));
5641 }
5642
5643 static struct page *
5644 __alloc_contig_migrate_alloc(struct page *page, unsigned long private,
5645                              int **resultp)
5646 {
5647         return alloc_page(GFP_HIGHUSER_MOVABLE);
5648 }
5649
5650 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5651 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5652 {
5653         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5654
5655         unsigned long pfn = start;
5656         unsigned int tries = 0;
5657         int ret = 0;
5658
5659         struct compact_control cc = {
5660                 .nr_migratepages = 0,
5661                 .order = -1,
5662                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5663                 .sync = true,
5664         };
5665         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5666
5667         migrate_prep_local();
5668
5669         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5670                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5671                         ret = -EINTR;
5672                         break;
5673                 }
5674
5675                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5676                         cc.nr_migratepages = 0;
5677                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5678                                                          pfn, end);
5679                         if (!pfn) {
5680                                 ret = -EINTR;
5681                                 break;
5682                         }
5683                         tries = 0;
5684                 } else if (++tries == 5) {
5685                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5686                         break;
5687                 }
5688
5689                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5690                                     __alloc_contig_migrate_alloc,
5691                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5692         }
5693
5694         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5695         return ret > 0 ? 0 : ret;
5696 }
5697
5698 /*
5699  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5700  */
5701 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5702 {
5703         unsigned long flags;
5704         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5705         zone->min_cma_pages += count;
5706         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5707         setup_per_zone_wmarks();
5708 }
5709
5710 /*
5711  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5712  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5713  *__alloc_pages_slowpath() function.
5714  */
5715 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5716 {
5717         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5718         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5719         int did_some_progress = 0;
5720         int order = 1;
5721
5722         /*
5723          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5724          * to stabilise at new watermark level.
5725          */
5726         __update_cma_watermarks(zone, count);
5727
5728         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5729         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5730                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5731
5732                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5733                                                       NULL);
5734                 if (!did_some_progress) {
5735                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5736                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5737                 }
5738         }
5739
5740         /* Restore original watermark levels. */
5741         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5742
5743         return count;
5744 }
5745
5746 /**
5747  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5748  * @start:      start PFN to allocate
5749  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5750  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5751  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5752  *                      in range must have the same migratetype and it must
5753  *                      be either of the two.
5754  *
5755  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5756  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5757  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5758  * pages fall in.
5759  *
5760  * The PFN range must belong to a single zone.
5761  *
5762  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5763  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5764  * need to be freed with free_contig_range().
5765  */
5766 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5767                        unsigned migratetype)
5768 {
5769         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5770         unsigned long outer_start, outer_end;
5771         int ret = 0, order;
5772
5773         /*
5774          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5775          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5776          * have different sizes, and due to the way page allocator
5777          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5778          * that page allocator won't try to merge buddies from
5779          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5780          * other migration type.
5781          *
5782          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5783          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5784          * we are interested in).  This will put all the pages in
5785          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5786          *
5787          * When this is done, we take the pages in range from page
5788          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5789          * page allocator will never consider using them.
5790          *
5791          * This lets us mark the pageblocks back as
5792          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5793          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5794          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5795          */
5796
5797         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5798                                        pfn_max_align_up(end), migratetype);
5799         if (ret)
5800                 goto done;
5801
5802         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
5803         if (ret)
5804                 goto done;
5805
5806         /*
5807          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5808          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5809          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5810          * What we are going to do is to allocate all pages from
5811          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5812          *
5813          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5814          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5815          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5816          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5817          * once this is done free the pages we are not interested in.
5818          *
5819          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5820          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5821          */
5822
5823         lru_add_drain_all();
5824         drain_all_pages();
5825
5826         order = 0;
5827         outer_start = start;
5828         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5829                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5830                         ret = -EBUSY;
5831                         goto done;
5832                 }
5833                 outer_start &= ~0UL << order;
5834         }
5835
5836         /* Make sure the range is really isolated. */
5837         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5838                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5839                        outer_start, end);
5840                 ret = -EBUSY;
5841                 goto done;
5842         }
5843
5844         /*
5845          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5846          * will not starve the system.
5847          */
5848         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5849
5850         /* Grab isolated pages from freelists. */
5851         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
5852         if (!outer_end) {
5853                 ret = -EBUSY;
5854                 goto done;
5855         }
5856
5857         /* Free head and tail (if any) */
5858         if (start != outer_start)
5859                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5860         if (end != outer_end)
5861                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5862
5863 done:
5864         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5865                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5866         return ret;
5867 }
5868
5869 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5870 {
5871         for (; nr_pages--; ++pfn)
5872                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5873 }
5874 #endif
5875
5876 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5877 /*
5878  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5879  */
5880 void
5881 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5882 {
5883         struct page *page;
5884         struct zone *zone;
5885         int order, i;
5886         unsigned long pfn;
5887         unsigned long flags;
5888         /* find the first valid pfn */
5889         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5890                 if (pfn_valid(pfn))
5891                         break;
5892         if (pfn == end_pfn)
5893                 return;
5894         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5895         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5896         pfn = start_pfn;
5897         while (pfn < end_pfn) {
5898                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5899                         pfn++;
5900                         continue;
5901                 }
5902                 page = pfn_to_page(pfn);
5903                 BUG_ON(page_count(page));
5904                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5905                 order = page_order(page);
5906 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5907                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5908                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5909 #endif
5910                 list_del(&page->lru);
5911                 rmv_page_order(page);
5912                 zone->free_area[order].nr_free--;
5913                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5914                                       - (1UL << order));
5915                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5916                         SetPageReserved((page+i));
5917                 pfn += (1 << order);
5918         }
5919         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5920 }
5921 #endif
5922
5923 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5924 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5925 {
5926         struct zone *zone = page_zone(page);
5927         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5928         unsigned long flags;
5929         int order;
5930
5931         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5932         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5933                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5934
5935                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5936                         break;
5937         }
5938         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5939
5940         return order < MAX_ORDER;
5941 }
5942 #endif
5943
5944 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5945         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5946         {1UL << PG_error,               "error"         },
5947         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5948         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5949         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5950         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5951         {1UL << PG_active,              "active"        },
5952         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5953         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5954         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5955         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5956         {1UL << PG_private,             "private"       },
5957         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5958         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5959 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5960         {1UL << PG_head,                "head"          },
5961         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5962 #else
5963         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5964 #endif
5965         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5966         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5967         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5968         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5969         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5970 #ifdef CONFIG_MMU
5971         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5972 #endif
5973 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5974         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5975 #endif
5976 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5977         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5978 #endif
5979         {-1UL,                          NULL            },
5980 };
5981
5982 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5983 {
5984         const char *delim = "";
5985         unsigned long mask;
5986         int i;
5987
5988         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5989
5990         /* remove zone id */
5991         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5992
5993         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5994
5995                 mask = pageflag_names[i].mask;
5996                 if ((flags & mask) != mask)
5997                         continue;
5998
5999                 flags &= ~mask;
6000                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6001                 delim = "|";
6002         }
6003
6004         /* check for left over flags */
6005         if (flags)
6006                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6007
6008         printk(")\n");
6009 }
6010
6011 void dump_page(struct page *page)
6012 {
6013         printk(KERN_ALERT
6014                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6015                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6016                 page->mapping, page->index);
6017         dump_page_flags(page->flags);
6018         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6019 }