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