mm: vmscan: fix misused nr_reclaimed in shrink_mem_cgroup_zone()
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/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 int min_free_kbytes = 1024;
195
196 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
197 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
198 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
199
200 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
201 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
202 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
203 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
204 static unsigned long __initdata required_movablecore;
205 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
206
207 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
208 int movable_zone;
209 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
210 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
211
212 #if MAX_NUMNODES > 1
213 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
214 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
215 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
216 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
217 #endif
218
219 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
220
221 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
222 {
223
224         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
225                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
226
227         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
228                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
229 }
230
231 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
232
233 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
234 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
235 {
236         int ret = 0;
237         unsigned seq;
238         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
239
240         do {
241                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
242                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
243                         ret = 1;
244                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
245                         ret = 1;
246         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
247
248         return ret;
249 }
250
251 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
252 {
253         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
254                 return 0;
255         if (zone != page_zone(page))
256                 return 0;
257
258         return 1;
259 }
260 /*
261  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
262  */
263 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
264 {
265         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
266                 return 1;
267         if (!page_is_consistent(zone, page))
268                 return 1;
269
270         return 0;
271 }
272 #else
273 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
274 {
275         return 0;
276 }
277 #endif
278
279 static void bad_page(struct page *page)
280 {
281         static unsigned long resume;
282         static unsigned long nr_shown;
283         static unsigned long nr_unshown;
284
285         /* Don't complain about poisoned pages */
286         if (PageHWPoison(page)) {
287                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
288                 return;
289         }
290
291         /*
292          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
293          * or allow a steady drip of one report per second.
294          */
295         if (nr_shown == 60) {
296                 if (time_before(jiffies, resume)) {
297                         nr_unshown++;
298                         goto out;
299                 }
300                 if (nr_unshown) {
301                         printk(KERN_ALERT
302                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
303                                 nr_unshown);
304                         nr_unshown = 0;
305                 }
306                 nr_shown = 0;
307         }
308         if (nr_shown++ == 0)
309                 resume = jiffies + 60 * HZ;
310
311         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
312                 current->comm, page_to_pfn(page));
313         dump_page(page);
314
315         print_modules();
316         dump_stack();
317 out:
318         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
319         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
320         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
321 }
322
323 /*
324  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
325  *
326  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
327  *
328  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
329  *
330  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
331  * pointing at the head page.
332  *
333  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
334  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
335  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
336  */
337
338 static void free_compound_page(struct page *page)
339 {
340         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
341 }
342
343 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
344 {
345         int i;
346         int nr_pages = 1 << order;
347
348         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
349         set_compound_order(page, order);
350         __SetPageHead(page);
351         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
352                 struct page *p = page + i;
353                 __SetPageTail(p);
354                 set_page_count(p, 0);
355                 p->first_page = page;
356         }
357 }
358
359 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
360 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
361 {
362         int i;
363         int nr_pages = 1 << order;
364         int bad = 0;
365
366         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
367             unlikely(!PageHead(page))) {
368                 bad_page(page);
369                 bad++;
370         }
371
372         __ClearPageHead(page);
373
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376
377                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
378                         bad_page(page);
379                         bad++;
380                 }
381                 __ClearPageTail(p);
382         }
383
384         return bad;
385 }
386
387 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
388 {
389         int i;
390
391         /*
392          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
393          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
394          */
395         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
396         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
397                 clear_highpage(page + i);
398 }
399
400 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
401 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
402
403 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
404 {
405         unsigned long res;
406
407         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
408                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
409                 return 0;
410         }
411         _debug_guardpage_minorder = res;
412         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
413         return 0;
414 }
415 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
416
417 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
418 {
419         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
420 }
421
422 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
423 {
424         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
425 }
426 #else
427 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
428 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
429 #endif
430
431 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
432 {
433         set_page_private(page, order);
434         __SetPageBuddy(page);
435 }
436
437 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
438 {
439         __ClearPageBuddy(page);
440         set_page_private(page, 0);
441 }
442
443 /*
444  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
445  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
446  *
447  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
448  * the following equation:
449  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
450  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
451  * 1 buddy is #10:
452  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
453  *
454  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
455  * satisfies the following equation:
456  *     P = B & ~(1 << O)
457  *
458  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
459  */
460 static inline unsigned long
461 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
462 {
463         return page_idx ^ (1 << order);
464 }
465
466 /*
467  * This function checks whether a page is free && is the buddy
468  * we can do coalesce a page and its buddy if
469  * (a) the buddy is not in a hole &&
470  * (b) the buddy is in the buddy system &&
471  * (c) a page and its buddy have the same order &&
472  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
473  *
474  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
475  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
476  *
477  * For recording page's order, we use page_private(page).
478  */
479 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
480                                                                 int order)
481 {
482         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
483                 return 0;
484
485         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
486                 return 0;
487
488         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
489                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
490                 return 1;
491         }
492
493         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
494                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
495                 return 1;
496         }
497         return 0;
498 }
499
500 /*
501  * Freeing function for a buddy system allocator.
502  *
503  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
504  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
505  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
506  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
507  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
508  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
509  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
510  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
511  * parts of the VM system.
512  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
513  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
514  * order is recorded in page_private(page) field.
515  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
516  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
517  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
518  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
519  * triggers coalescing into a block of larger size.            
520  *
521  * -- wli
522  */
523
524 static inline void __free_one_page(struct page *page,
525                 struct zone *zone, unsigned int order,
526                 int migratetype)
527 {
528         unsigned long page_idx;
529         unsigned long combined_idx;
530         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
531         struct page *buddy;
532
533         if (unlikely(PageCompound(page)))
534                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
535                         return;
536
537         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
538
539         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
540
541         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
542         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
543
544         while (order < MAX_ORDER-1) {
545                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
546                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
547                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
548                         break;
549                 /*
550                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
551                  * merge with it and move up one order.
552                  */
553                 if (page_is_guard(buddy)) {
554                         clear_page_guard_flag(buddy);
555                         set_page_private(page, 0);
556                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
557                 } else {
558                         list_del(&buddy->lru);
559                         zone->free_area[order].nr_free--;
560                         rmv_page_order(buddy);
561                 }
562                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
563                 page = page + (combined_idx - page_idx);
564                 page_idx = combined_idx;
565                 order++;
566         }
567         set_page_order(page, order);
568
569         /*
570          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
571          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
572          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
573          * that is happening, add the free page to the tail of the list
574          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
575          * as a higher order page
576          */
577         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
578                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
579                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
580                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
581                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
582                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
583                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
584                         list_add_tail(&page->lru,
585                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
586                         goto out;
587                 }
588         }
589
590         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
591 out:
592         zone->free_area[order].nr_free++;
593 }
594
595 /*
596  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
597  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
598  * free_pages_check() will verify...
599  */
600 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
601 {
602         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
603         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
604 }
605
606 static inline int free_pages_check(struct page *page)
607 {
608         if (unlikely(page_mapcount(page) |
609                 (page->mapping != NULL)  |
610                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
611                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
612                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
613                 bad_page(page);
614                 return 1;
615         }
616         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
617                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
618         return 0;
619 }
620
621 /*
622  * Frees a number of pages from the PCP lists
623  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
624  * count is the number of pages to free.
625  *
626  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
627  * see if this freeing clears that state.
628  *
629  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
630  * pinned" detection logic.
631  */
632 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
633                                         struct per_cpu_pages *pcp)
634 {
635         int migratetype = 0;
636         int batch_free = 0;
637         int to_free = count;
638
639         spin_lock(&zone->lock);
640         zone->all_unreclaimable = 0;
641         zone->pages_scanned = 0;
642
643         while (to_free) {
644                 struct page *page;
645                 struct list_head *list;
646
647                 /*
648                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
649                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
650                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
651                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
652                  * lists
653                  */
654                 do {
655                         batch_free++;
656                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
657                                 migratetype = 0;
658                         list = &pcp->lists[migratetype];
659                 } while (list_empty(list));
660
661                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
662                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
663                         batch_free = to_free;
664
665                 do {
666                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
667                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
668                         list_del(&page->lru);
669                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
670                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
671                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
672                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
673         }
674         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
675         spin_unlock(&zone->lock);
676 }
677
678 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
679                                 int migratetype)
680 {
681         spin_lock(&zone->lock);
682         zone->all_unreclaimable = 0;
683         zone->pages_scanned = 0;
684
685         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
686         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
687         spin_unlock(&zone->lock);
688 }
689
690 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
691 {
692         int i;
693         int bad = 0;
694
695         trace_mm_page_free(page, order);
696         kmemcheck_free_shadow(page, order);
697
698         if (PageAnon(page))
699                 page->mapping = NULL;
700         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
701                 bad += free_pages_check(page + i);
702         if (bad)
703                 return false;
704
705         if (!PageHighMem(page)) {
706                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
707                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
708                                            PAGE_SIZE << order);
709         }
710         arch_free_page(page, order);
711         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
712
713         return true;
714 }
715
716 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
717 {
718         unsigned long flags;
719         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
720
721         if (!free_pages_prepare(page, order))
722                 return;
723
724         local_irq_save(flags);
725         if (unlikely(wasMlocked))
726                 free_page_mlock(page);
727         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
728         free_one_page(page_zone(page), page, order,
729                                         get_pageblock_migratetype(page));
730         local_irq_restore(flags);
731 }
732
733 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
734 {
735         unsigned int nr_pages = 1 << order;
736         unsigned int loop;
737
738         prefetchw(page);
739         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
740                 struct page *p = &page[loop];
741
742                 if (loop + 1 < nr_pages)
743                         prefetchw(p + 1);
744                 __ClearPageReserved(p);
745                 set_page_count(p, 0);
746         }
747
748         set_page_refcounted(page);
749         __free_pages(page, order);
750 }
751
752
753 /*
754  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
755  * Please do not alter this order without good reasons and regression
756  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
757  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
758  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
759  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
760  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
761  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
762  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
763  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
764  *
765  * -- wli
766  */
767 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
768         int low, int high, struct free_area *area,
769         int migratetype)
770 {
771         unsigned long size = 1 << high;
772
773         while (high > low) {
774                 area--;
775                 high--;
776                 size >>= 1;
777                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
778
779 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
780                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
781                         /*
782                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
783                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
784                          * Corresponding page table entries will not be touched,
785                          * pages will stay not present in virtual address space
786                          */
787                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
788                         set_page_guard_flag(&page[size]);
789                         set_page_private(&page[size], high);
790                         /* Guard pages are not available for any usage */
791                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << high));
792                         continue;
793                 }
794 #endif
795                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
796                 area->nr_free++;
797                 set_page_order(&page[size], high);
798         }
799 }
800
801 /*
802  * This page is about to be returned from the page allocator
803  */
804 static inline int check_new_page(struct page *page)
805 {
806         if (unlikely(page_mapcount(page) |
807                 (page->mapping != NULL)  |
808                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
809                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
810                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
811                 bad_page(page);
812                 return 1;
813         }
814         return 0;
815 }
816
817 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
818 {
819         int i;
820
821         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
822                 struct page *p = page + i;
823                 if (unlikely(check_new_page(p)))
824                         return 1;
825         }
826
827         set_page_private(page, 0);
828         set_page_refcounted(page);
829
830         arch_alloc_page(page, order);
831         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
832
833         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
834                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
835
836         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
837                 prep_compound_page(page, order);
838
839         return 0;
840 }
841
842 /*
843  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
844  * the smallest available page from the freelists
845  */
846 static inline
847 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
848                                                 int migratetype)
849 {
850         unsigned int current_order;
851         struct free_area * area;
852         struct page *page;
853
854         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
855         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
856                 area = &(zone->free_area[current_order]);
857                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
858                         continue;
859
860                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
861                                                         struct page, lru);
862                 list_del(&page->lru);
863                 rmv_page_order(page);
864                 area->nr_free--;
865                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
866                 return page;
867         }
868
869         return NULL;
870 }
871
872
873 /*
874  * This array describes the order lists are fallen back to when
875  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
876  */
877 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
878         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
879         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
880         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
881         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
882 };
883
884 /*
885  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
886  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
887  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
888  */
889 static int move_freepages(struct zone *zone,
890                           struct page *start_page, struct page *end_page,
891                           int migratetype)
892 {
893         struct page *page;
894         unsigned long order;
895         int pages_moved = 0;
896
897 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
898         /*
899          * page_zone is not safe to call in this context when
900          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
901          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
902          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
903          * grouping pages by mobility
904          */
905         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
906 #endif
907
908         for (page = start_page; page <= end_page;) {
909                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
910                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
911
912                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
913                         page++;
914                         continue;
915                 }
916
917                 if (!PageBuddy(page)) {
918                         page++;
919                         continue;
920                 }
921
922                 order = page_order(page);
923                 list_move(&page->lru,
924                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
925                 page += 1 << order;
926                 pages_moved += 1 << order;
927         }
928
929         return pages_moved;
930 }
931
932 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
933                                 int migratetype)
934 {
935         unsigned long start_pfn, end_pfn;
936         struct page *start_page, *end_page;
937
938         start_pfn = page_to_pfn(page);
939         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
940         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
941         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
942         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
943
944         /* Do not cross zone boundaries */
945         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
946                 start_page = page;
947         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
948                 return 0;
949
950         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
951 }
952
953 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
954                                         int start_order, int migratetype)
955 {
956         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
957
958         while (nr_pageblocks--) {
959                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
960                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
961         }
962 }
963
964 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
965 static inline struct page *
966 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
967 {
968         struct free_area * area;
969         int current_order;
970         struct page *page;
971         int migratetype, i;
972
973         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
974         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
975                                                 --current_order) {
976                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
977                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
978
979                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
980                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
981                                 continue;
982
983                         area = &(zone->free_area[current_order]);
984                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
985                                 continue;
986
987                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
988                                         struct page, lru);
989                         area->nr_free--;
990
991                         /*
992                          * If breaking a large block of pages, move all free
993                          * pages to the preferred allocation list. If falling
994                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
995                          * aggressive about taking ownership of free pages
996                          */
997                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
998                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
999                                         page_group_by_mobility_disabled) {
1000                                 unsigned long pages;
1001                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1002                                                                 start_migratetype);
1003
1004                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1005                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1006                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1007                                         set_pageblock_migratetype(page,
1008                                                                 start_migratetype);
1009
1010                                 migratetype = start_migratetype;
1011                         }
1012
1013                         /* Remove the page from the freelists */
1014                         list_del(&page->lru);
1015                         rmv_page_order(page);
1016
1017                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1018                         if (current_order >= pageblock_order)
1019                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1020                                                         start_migratetype);
1021
1022                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1023
1024                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1025                                 start_migratetype, migratetype);
1026
1027                         return page;
1028                 }
1029         }
1030
1031         return NULL;
1032 }
1033
1034 /*
1035  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1036  * Call me with the zone->lock already held.
1037  */
1038 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1039                                                 int migratetype)
1040 {
1041         struct page *page;
1042
1043 retry_reserve:
1044         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1045
1046         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1047                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1048
1049                 /*
1050                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1051                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1052                  * and we want just one call site
1053                  */
1054                 if (!page) {
1055                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1056                         goto retry_reserve;
1057                 }
1058         }
1059
1060         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1061         return page;
1062 }
1063
1064 /* 
1065  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1066  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1067  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1068  */
1069 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1070                         unsigned long count, struct list_head *list,
1071                         int migratetype, int cold)
1072 {
1073         int i;
1074         
1075         spin_lock(&zone->lock);
1076         for (i = 0; i < count; ++i) {
1077                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1078                 if (unlikely(page == NULL))
1079                         break;
1080
1081                 /*
1082                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1083                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1084                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1085                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1086                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1087                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1088                  * properly.
1089                  */
1090                 if (likely(cold == 0))
1091                         list_add(&page->lru, list);
1092                 else
1093                         list_add_tail(&page->lru, list);
1094                 set_page_private(page, migratetype);
1095                 list = &page->lru;
1096         }
1097         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1098         spin_unlock(&zone->lock);
1099         return i;
1100 }
1101
1102 #ifdef CONFIG_NUMA
1103 /*
1104  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1105  * currently executing processor on remote nodes after they have
1106  * expired.
1107  *
1108  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1109  * a single processor.
1110  */
1111 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1112 {
1113         unsigned long flags;
1114         int to_drain;
1115
1116         local_irq_save(flags);
1117         if (pcp->count >= pcp->batch)
1118                 to_drain = pcp->batch;
1119         else
1120                 to_drain = pcp->count;
1121         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1122         pcp->count -= to_drain;
1123         local_irq_restore(flags);
1124 }
1125 #endif
1126
1127 /*
1128  * Drain pages of the indicated processor.
1129  *
1130  * The processor must either be the current processor and the
1131  * thread pinned to the current processor or a processor that
1132  * is not online.
1133  */
1134 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1135 {
1136         unsigned long flags;
1137         struct zone *zone;
1138
1139         for_each_populated_zone(zone) {
1140                 struct per_cpu_pageset *pset;
1141                 struct per_cpu_pages *pcp;
1142
1143                 local_irq_save(flags);
1144                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1145
1146                 pcp = &pset->pcp;
1147                 if (pcp->count) {
1148                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1149                         pcp->count = 0;
1150                 }
1151                 local_irq_restore(flags);
1152         }
1153 }
1154
1155 /*
1156  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1157  */
1158 void drain_local_pages(void *arg)
1159 {
1160         drain_pages(smp_processor_id());
1161 }
1162
1163 /*
1164  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1165  */
1166 void drain_all_pages(void)
1167 {
1168         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1169 }
1170
1171 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1172
1173 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1174 {
1175         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1176         unsigned long flags;
1177         int order, t;
1178         struct list_head *curr;
1179
1180         if (!zone->spanned_pages)
1181                 return;
1182
1183         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1184
1185         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1186         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1187                 if (pfn_valid(pfn)) {
1188                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1189
1190                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1191                                 swsusp_unset_page_free(page);
1192                 }
1193
1194         for_each_migratetype_order(order, t) {
1195                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1196                         unsigned long i;
1197
1198                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1199                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1200                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1201                 }
1202         }
1203         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1204 }
1205 #endif /* CONFIG_PM */
1206
1207 /*
1208  * Free a 0-order page
1209  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1210  */
1211 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1212 {
1213         struct zone *zone = page_zone(page);
1214         struct per_cpu_pages *pcp;
1215         unsigned long flags;
1216         int migratetype;
1217         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1218
1219         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1220                 return;
1221
1222         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1223         set_page_private(page, migratetype);
1224         local_irq_save(flags);
1225         if (unlikely(wasMlocked))
1226                 free_page_mlock(page);
1227         __count_vm_event(PGFREE);
1228
1229         /*
1230          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1231          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1232          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1233          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1234          * excessively into the page allocator
1235          */
1236         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1237                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1238                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1239                         goto out;
1240                 }
1241                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1242         }
1243
1244         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1245         if (cold)
1246                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1247         else
1248                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1249         pcp->count++;
1250         if (pcp->count >= pcp->high) {
1251                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1252                 pcp->count -= pcp->batch;
1253         }
1254
1255 out:
1256         local_irq_restore(flags);
1257 }
1258
1259 /*
1260  * Free a list of 0-order pages
1261  */
1262 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1263 {
1264         struct page *page, *next;
1265
1266         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1267                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1268                 free_hot_cold_page(page, cold);
1269         }
1270 }
1271
1272 /*
1273  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1274  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1275  * Each sub-page must be freed individually.
1276  *
1277  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1278  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1279  */
1280 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1281 {
1282         int i;
1283
1284         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1285         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1286
1287 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1288         /*
1289          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1290          * otherwise free the whole shadow.
1291          */
1292         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1293                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1294 #endif
1295
1296         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1297                 set_page_refcounted(page + i);
1298 }
1299
1300 /*
1301  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1302  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1303  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1304  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1305  * are enabled.
1306  *
1307  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1308  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1309  */
1310 int split_free_page(struct page *page)
1311 {
1312         unsigned int order;
1313         unsigned long watermark;
1314         struct zone *zone;
1315
1316         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1317
1318         zone = page_zone(page);
1319         order = page_order(page);
1320
1321         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1322         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1323         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1324                 return 0;
1325
1326         /* Remove page from free list */
1327         list_del(&page->lru);
1328         zone->free_area[order].nr_free--;
1329         rmv_page_order(page);
1330         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1331
1332         /* Split into individual pages */
1333         set_page_refcounted(page);
1334         split_page(page, order);
1335
1336         if (order >= pageblock_order - 1) {
1337                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1338                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1339                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1340         }
1341
1342         return 1 << order;
1343 }
1344
1345 /*
1346  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1347  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1348  * or two.
1349  */
1350 static inline
1351 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1352                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1353                         int migratetype)
1354 {
1355         unsigned long flags;
1356         struct page *page;
1357         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1358
1359 again:
1360         if (likely(order == 0)) {
1361                 struct per_cpu_pages *pcp;
1362                 struct list_head *list;
1363
1364                 local_irq_save(flags);
1365                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1366                 list = &pcp->lists[migratetype];
1367                 if (list_empty(list)) {
1368                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1369                                         pcp->batch, list,
1370                                         migratetype, cold);
1371                         if (unlikely(list_empty(list)))
1372                                 goto failed;
1373                 }
1374
1375                 if (cold)
1376                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1377                 else
1378                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1379
1380                 list_del(&page->lru);
1381                 pcp->count--;
1382         } else {
1383                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1384                         /*
1385                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1386                          *
1387                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1388                          * properly detect and handle allocation failures.
1389                          *
1390                          * We most definitely don't want callers attempting to
1391                          * allocate greater than order-1 page units with
1392                          * __GFP_NOFAIL.
1393                          */
1394                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1395                 }
1396                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1397                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1398                 spin_unlock(&zone->lock);
1399                 if (!page)
1400                         goto failed;
1401                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1402         }
1403
1404         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1405         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1406         local_irq_restore(flags);
1407
1408         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1409         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1410                 goto again;
1411         return page;
1412
1413 failed:
1414         local_irq_restore(flags);
1415         return NULL;
1416 }
1417
1418 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1419 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1420 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1421 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1422 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1423
1424 /* Mask to get the watermark bits */
1425 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1426
1427 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1428 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1429 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1430
1431 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1432
1433 static struct {
1434         struct fault_attr attr;
1435
1436         u32 ignore_gfp_highmem;
1437         u32 ignore_gfp_wait;
1438         u32 min_order;
1439 } fail_page_alloc = {
1440         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1441         .ignore_gfp_wait = 1,
1442         .ignore_gfp_highmem = 1,
1443         .min_order = 1,
1444 };
1445
1446 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1447 {
1448         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1449 }
1450 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1451
1452 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1453 {
1454         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1455                 return 0;
1456         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1457                 return 0;
1458         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1459                 return 0;
1460         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1461                 return 0;
1462
1463         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1464 }
1465
1466 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1467
1468 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1469 {
1470         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1471         struct dentry *dir;
1472
1473         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1474                                         &fail_page_alloc.attr);
1475         if (IS_ERR(dir))
1476                 return PTR_ERR(dir);
1477
1478         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1479                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1480                 goto fail;
1481         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1482                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1483                 goto fail;
1484         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1485                                 &fail_page_alloc.min_order))
1486                 goto fail;
1487
1488         return 0;
1489 fail:
1490         debugfs_remove_recursive(dir);
1491
1492         return -ENOMEM;
1493 }
1494
1495 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1496
1497 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1498
1499 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1500
1501 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1502 {
1503         return 0;
1504 }
1505
1506 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1507
1508 /*
1509  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1510  * of the allocation.
1511  */
1512 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1513                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1514 {
1515         /* free_pages my go negative - that's OK */
1516         long min = mark;
1517         int o;
1518
1519         free_pages -= (1 << order) - 1;
1520         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1521                 min -= min / 2;
1522         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1523                 min -= min / 4;
1524
1525         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1526                 return false;
1527         for (o = 0; o < order; o++) {
1528                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1529                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1530
1531                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1532                 min >>= 1;
1533
1534                 if (free_pages <= min)
1535                         return false;
1536         }
1537         return true;
1538 }
1539
1540 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1541                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1542 {
1543         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1544                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1545 }
1546
1547 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1548                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1549 {
1550         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1551
1552         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1553                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1554
1555         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1556                                                                 free_pages);
1557 }
1558
1559 #ifdef CONFIG_NUMA
1560 /*
1561  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1562  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1563  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1564  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1565  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1566  *
1567  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1568  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1569  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1570  *
1571  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1572  * nothing and returns NULL.
1573  *
1574  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1575  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1576  *
1577  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1578  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1579  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1580  * quickly as we can.
1581  */
1582 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1583 {
1584         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1585         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1586
1587         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1588         if (!zlc)
1589                 return NULL;
1590
1591         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1592                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1593                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1594         }
1595
1596         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1597                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1598                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1599         return allowednodes;
1600 }
1601
1602 /*
1603  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1604  * if it is worth looking at further for free memory:
1605  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1606  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1607  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1608  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1609  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1610  * else return false (zero) if it is not.
1611  *
1612  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1613  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1614  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1615  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1616  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1617  * into the second scan of the zonelist.
1618  *
1619  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1620  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1621  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1622  * unturned looking for a free page.
1623  */
1624 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1625                                                 nodemask_t *allowednodes)
1626 {
1627         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1628         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1629         int n;                          /* node that zone *z is on */
1630
1631         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1632         if (!zlc)
1633                 return 1;
1634
1635         i = z - zonelist->_zonerefs;
1636         n = zlc->z_to_n[i];
1637
1638         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1639         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1640 }
1641
1642 /*
1643  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1644  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1645  * from that zone don't waste time re-examining it.
1646  */
1647 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1648 {
1649         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1650         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1651
1652         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1653         if (!zlc)
1654                 return;
1655
1656         i = z - zonelist->_zonerefs;
1657
1658         set_bit(i, zlc->fullzones);
1659 }
1660
1661 /*
1662  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1663  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1664  */
1665 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1666 {
1667         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1668
1669         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1670         if (!zlc)
1671                 return;
1672
1673         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1674 }
1675
1676 #else   /* CONFIG_NUMA */
1677
1678 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1679 {
1680         return NULL;
1681 }
1682
1683 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1684                                 nodemask_t *allowednodes)
1685 {
1686         return 1;
1687 }
1688
1689 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1690 {
1691 }
1692
1693 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1694 {
1695 }
1696 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1697
1698 /*
1699  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1700  * a page.
1701  */
1702 static struct page *
1703 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1704                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1705                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1706 {
1707         struct zoneref *z;
1708         struct page *page = NULL;
1709         int classzone_idx;
1710         struct zone *zone;
1711         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1712         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1713         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1714
1715         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1716 zonelist_scan:
1717         /*
1718          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1719          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1720          */
1721         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1722                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1723                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1724                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1725                                 continue;
1726                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1727                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1728                                 continue;
1729                 /*
1730                  * When allocating a page cache page for writing, we
1731                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1732                  * limit, such that no single zone holds more than its
1733                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1734                  * The dirty limits take into account the zone's
1735                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1736                  * should be able to balance it without having to
1737                  * write pages from its LRU list.
1738                  *
1739                  * This may look like it could increase pressure on
1740                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1741                  * before they are full.  But the pages that do spill
1742                  * over are limited as the lower zones are protected
1743                  * by this very same mechanism.  It should not become
1744                  * a practical burden to them.
1745                  *
1746                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1747                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1748                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1749                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1750                  * zones are together not big enough to reach the
1751                  * global limit.  The proper fix for these situations
1752                  * will require awareness of zones in the
1753                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1754                  */
1755                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1756                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1757                         goto this_zone_full;
1758
1759                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1760                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1761                         unsigned long mark;
1762                         int ret;
1763
1764                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1765                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1766                                     classzone_idx, alloc_flags))
1767                                 goto try_this_zone;
1768
1769                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1770                                 /*
1771                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1772                                  * and before considering the first zone allowed
1773                                  * by the cpuset.
1774                                  */
1775                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1776                                 zlc_active = 1;
1777                                 did_zlc_setup = 1;
1778                         }
1779
1780                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1781                                 goto this_zone_full;
1782
1783                         /*
1784                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1785                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1786                          */
1787                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1788                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1789                                 continue;
1790
1791                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1792                         switch (ret) {
1793                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1794                                 /* did not scan */
1795                                 continue;
1796                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1797                                 /* scanned but unreclaimable */
1798                                 continue;
1799                         default:
1800                                 /* did we reclaim enough */
1801                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1802                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1803                                         goto this_zone_full;
1804                         }
1805                 }
1806
1807 try_this_zone:
1808                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1809                                                 gfp_mask, migratetype);
1810                 if (page)
1811                         break;
1812 this_zone_full:
1813                 if (NUMA_BUILD)
1814                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1815         }
1816
1817         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1818                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1819                 zlc_active = 0;
1820                 goto zonelist_scan;
1821         }
1822         return page;
1823 }
1824
1825 /*
1826  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1827  * meminfo in irq context.
1828  */
1829 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1830 {
1831         bool ret = false;
1832
1833 #if NODES_SHIFT > 8
1834         ret = in_interrupt();
1835 #endif
1836         return ret;
1837 }
1838
1839 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1840                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1841                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1842
1843 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1844 {
1845         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1846
1847         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1848             debug_guardpage_minorder() > 0)
1849                 return;
1850
1851         /*
1852          * This documents exceptions given to allocations in certain
1853          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1854          * of allowed nodes.
1855          */
1856         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1857                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1858                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1859                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1860         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1861                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1862
1863         if (fmt) {
1864                 struct va_format vaf;
1865                 va_list args;
1866
1867                 va_start(args, fmt);
1868
1869                 vaf.fmt = fmt;
1870                 vaf.va = &args;
1871
1872                 pr_warn("%pV", &vaf);
1873
1874                 va_end(args);
1875         }
1876
1877         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1878                 current->comm, order, gfp_mask);
1879
1880         dump_stack();
1881         if (!should_suppress_show_mem())
1882                 show_mem(filter);
1883 }
1884
1885 static inline int
1886 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1887                                 unsigned long did_some_progress,
1888                                 unsigned long pages_reclaimed)
1889 {
1890         /* Do not loop if specifically requested */
1891         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1892                 return 0;
1893
1894         /* Always retry if specifically requested */
1895         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1896                 return 1;
1897
1898         /*
1899          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
1900          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
1901          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
1902          */
1903         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
1904                 return 0;
1905
1906         /*
1907          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1908          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1909          * implementations.
1910          */
1911         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1912                 return 1;
1913
1914         /*
1915          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1916          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1917          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1918          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1919          * allocation still fails, we stop retrying.
1920          */
1921         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1922                 return 1;
1923
1924         return 0;
1925 }
1926
1927 static inline struct page *
1928 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1929         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1930         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1931         int migratetype)
1932 {
1933         struct page *page;
1934
1935         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1936         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1937                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1938                 return NULL;
1939         }
1940
1941         /*
1942          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1943          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1944          * we're still under heavy pressure.
1945          */
1946         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1947                 order, zonelist, high_zoneidx,
1948                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1949                 preferred_zone, migratetype);
1950         if (page)
1951                 goto out;
1952
1953         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1954                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1955                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1956                         goto out;
1957                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1958                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1959                         goto out;
1960                 /*
1961                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1962                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1963                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1964                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1965                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1966                  */
1967                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1968                         goto out;
1969         }
1970         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1971         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1972
1973 out:
1974         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1975         return page;
1976 }
1977
1978 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1979 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1980 static struct page *
1981 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1982         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1983         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1984         int migratetype, bool sync_migration,
1985         bool *deferred_compaction,
1986         unsigned long *did_some_progress)
1987 {
1988         struct page *page;
1989
1990         if (!order)
1991                 return NULL;
1992
1993         if (compaction_deferred(preferred_zone)) {
1994                 *deferred_compaction = true;
1995                 return NULL;
1996         }
1997
1998         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1999         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2000                                                 nodemask, sync_migration);
2001         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2002         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2003
2004                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2005                 drain_pages(get_cpu());
2006                 put_cpu();
2007
2008                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2009                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2010                                 alloc_flags, preferred_zone,
2011                                 migratetype);
2012                 if (page) {
2013                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2014                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2015                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2016                         return page;
2017                 }
2018
2019                 /*
2020                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2021                  * The most likely reason is that pages exist,
2022                  * but not enough to satisfy watermarks.
2023                  */
2024                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2025
2026                 /*
2027                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2028                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2029                  */
2030                 if (sync_migration)
2031                         defer_compaction(preferred_zone);
2032
2033                 cond_resched();
2034         }
2035
2036         return NULL;
2037 }
2038 #else
2039 static inline struct page *
2040 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2041         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2042         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2043         int migratetype, bool sync_migration,
2044         bool *deferred_compaction,
2045         unsigned long *did_some_progress)
2046 {
2047         return NULL;
2048 }
2049 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2050
2051 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2052 static inline struct page *
2053 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2054         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2055         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2056         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2057 {
2058         struct page *page = NULL;
2059         struct reclaim_state reclaim_state;
2060         bool drained = false;
2061
2062         cond_resched();
2063
2064         /* We now go into synchronous reclaim */
2065         cpuset_memory_pressure_bump();
2066         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2067         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2068         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2069         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2070
2071         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2072
2073         current->reclaim_state = NULL;
2074         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2075         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2076
2077         cond_resched();
2078
2079         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2080                 return NULL;
2081
2082         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2083         if (NUMA_BUILD)
2084                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2085
2086 retry:
2087         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2088                                         zonelist, high_zoneidx,
2089                                         alloc_flags, preferred_zone,
2090                                         migratetype);
2091
2092         /*
2093          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2094          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2095          */
2096         if (!page && !drained) {
2097                 drain_all_pages();
2098                 drained = true;
2099                 goto retry;
2100         }
2101
2102         return page;
2103 }
2104
2105 /*
2106  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2107  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2108  */
2109 static inline struct page *
2110 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2111         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2112         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2113         int migratetype)
2114 {
2115         struct page *page;
2116
2117         do {
2118                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2119                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2120                         preferred_zone, migratetype);
2121
2122                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2123                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2124         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2125
2126         return page;
2127 }
2128
2129 static inline
2130 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2131                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2132                                                 enum zone_type classzone_idx)
2133 {
2134         struct zoneref *z;
2135         struct zone *zone;
2136
2137         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2138                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2139 }
2140
2141 static inline int
2142 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2143 {
2144         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2145         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2146
2147         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2148         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2149
2150         /*
2151          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2152          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2153          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2154          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2155          */
2156         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2157
2158         if (!wait) {
2159                 /*
2160                  * Not worth trying to allocate harder for
2161                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2162                  */
2163                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2164                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2165                 /*
2166                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2167                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2168                  */
2169                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2170         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2171                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2172
2173         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2174                 if (!in_interrupt() &&
2175                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2176                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2177                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2178         }
2179
2180         return alloc_flags;
2181 }
2182
2183 static inline struct page *
2184 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2185         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2186         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2187         int migratetype)
2188 {
2189         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2190         struct page *page = NULL;
2191         int alloc_flags;
2192         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2193         unsigned long did_some_progress;
2194         bool sync_migration = false;
2195         bool deferred_compaction = false;
2196
2197         /*
2198          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2199          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2200          * be using allocators in order of preference for an area that is
2201          * too large.
2202          */
2203         if (order >= MAX_ORDER) {
2204                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2205                 return NULL;
2206         }
2207
2208         /*
2209          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2210          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2211          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2212          * using a larger set of nodes after it has established that the
2213          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2214          * over allocated.
2215          */
2216         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2217                 goto nopage;
2218
2219 restart:
2220         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2221                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2222                                                 zone_idx(preferred_zone));
2223
2224         /*
2225          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2226          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2227          * to how we want to proceed.
2228          */
2229         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2230
2231         /*
2232          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2233          * cpusets.
2234          */
2235         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2236                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2237                                         &preferred_zone);
2238
2239 rebalance:
2240         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2241         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2242                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2243                         preferred_zone, migratetype);
2244         if (page)
2245                 goto got_pg;
2246
2247         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2248         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2249                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2250                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2251                                 preferred_zone, migratetype);
2252                 if (page)
2253                         goto got_pg;
2254         }
2255
2256         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2257         if (!wait)
2258                 goto nopage;
2259
2260         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2261         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2262                 goto nopage;
2263
2264         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2265         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2266                 goto nopage;
2267
2268         /*
2269          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2270          * attempts after direct reclaim are synchronous
2271          */
2272         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2273                                         zonelist, high_zoneidx,
2274                                         nodemask,
2275                                         alloc_flags, preferred_zone,
2276                                         migratetype, sync_migration,
2277                                         &deferred_compaction,
2278                                         &did_some_progress);
2279         if (page)
2280                 goto got_pg;
2281         sync_migration = true;
2282
2283         /*
2284          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2285          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2286          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2287          * allocation now instead of entering direct reclaim
2288          */
2289         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2290                 goto nopage;
2291
2292         /* Try direct reclaim and then allocating */
2293         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2294                                         zonelist, high_zoneidx,
2295                                         nodemask,
2296                                         alloc_flags, preferred_zone,
2297                                         migratetype, &did_some_progress);
2298         if (page)
2299                 goto got_pg;
2300
2301         /*
2302          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2303          * running out of options and have to consider going OOM
2304          */
2305         if (!did_some_progress) {
2306                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2307                         if (oom_killer_disabled)
2308                                 goto nopage;
2309                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2310                                         zonelist, high_zoneidx,
2311                                         nodemask, preferred_zone,
2312                                         migratetype);
2313                         if (page)
2314                                 goto got_pg;
2315
2316                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2317                                 /*
2318                                  * The oom killer is not called for high-order
2319                                  * allocations that may fail, so if no progress
2320                                  * is being made, there are no other options and
2321                                  * retrying is unlikely to help.
2322                                  */
2323                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2324                                         goto nopage;
2325                                 /*
2326                                  * The oom killer is not called for lowmem
2327                                  * allocations to prevent needlessly killing
2328                                  * innocent tasks.
2329                                  */
2330                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2331                                         goto nopage;
2332                         }
2333
2334                         goto restart;
2335                 }
2336         }
2337
2338         /* Check if we should retry the allocation */
2339         pages_reclaimed += did_some_progress;
2340         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2341                                                 pages_reclaimed)) {
2342                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2343                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2344                 goto rebalance;
2345         } else {
2346                 /*
2347                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2348                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2349                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2350                  */
2351                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2352                                         zonelist, high_zoneidx,
2353                                         nodemask,
2354                                         alloc_flags, preferred_zone,
2355                                         migratetype, sync_migration,
2356                                         &deferred_compaction,
2357                                         &did_some_progress);
2358                 if (page)
2359                         goto got_pg;
2360         }
2361
2362 nopage:
2363         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2364         return page;
2365 got_pg:
2366         if (kmemcheck_enabled)
2367                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2368         return page;
2369
2370 }
2371
2372 /*
2373  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2374  */
2375 struct page *
2376 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2377                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2378 {
2379         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2380         struct zone *preferred_zone;
2381         struct page *page;
2382         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2383
2384         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2385
2386         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2387
2388         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2389
2390         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2391                 return NULL;
2392
2393         /*
2394          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2395          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2396          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2397          */
2398         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2399                 return NULL;
2400
2401         get_mems_allowed();
2402         /* The preferred zone is used for statistics later */
2403         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2404                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2405                                 &preferred_zone);
2406         if (!preferred_zone) {
2407                 put_mems_allowed();
2408                 return NULL;
2409         }
2410
2411         /* First allocation attempt */
2412         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2413                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2414                         preferred_zone, migratetype);
2415         if (unlikely(!page))
2416                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2417                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2418                                 preferred_zone, migratetype);
2419         put_mems_allowed();
2420
2421         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2422         return page;
2423 }
2424 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2425
2426 /*
2427  * Common helper functions.
2428  */
2429 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2430 {
2431         struct page *page;
2432
2433         /*
2434          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2435          * a highmem page
2436          */
2437         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2438
2439         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2440         if (!page)
2441                 return 0;
2442         return (unsigned long) page_address(page);
2443 }
2444 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2445
2446 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2447 {
2448         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2449 }
2450 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2451
2452 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2453 {
2454         if (put_page_testzero(page)) {
2455                 if (order == 0)
2456                         free_hot_cold_page(page, 0);
2457                 else
2458                         __free_pages_ok(page, order);
2459         }
2460 }
2461
2462 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2463
2464 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2465 {
2466         if (addr != 0) {
2467                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2468                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2469         }
2470 }
2471
2472 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2473
2474 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2475 {
2476         if (addr) {
2477                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2478                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2479
2480                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2481                 while (used < alloc_end) {
2482                         free_page(used);
2483                         used += PAGE_SIZE;
2484                 }
2485         }
2486         return (void *)addr;
2487 }
2488
2489 /**
2490  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2491  * @size: the number of bytes to allocate
2492  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2493  *
2494  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2495  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2496  * allocate memory in power-of-two pages.
2497  *
2498  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2499  *
2500  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2501  */
2502 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2503 {
2504         unsigned int order = get_order(size);
2505         unsigned long addr;
2506
2507         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2508         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2509 }
2510 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2511
2512 /**
2513  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2514  *                         pages on a node.
2515  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2516  * @size: the number of bytes to allocate
2517  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2518  *
2519  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2520  * back.
2521  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2522  * but is not exact.
2523  */
2524 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2525 {
2526         unsigned order = get_order(size);
2527         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2528         if (!p)
2529                 return NULL;
2530         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2531 }
2532 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2533
2534 /**
2535  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2536  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2537  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2538  *
2539  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2540  */
2541 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2542 {
2543         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2544         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2545
2546         while (addr < end) {
2547                 free_page(addr);
2548                 addr += PAGE_SIZE;
2549         }
2550 }
2551 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2552
2553 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2554 {
2555         struct zoneref *z;
2556         struct zone *zone;
2557
2558         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2559         unsigned int sum = 0;
2560
2561         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2562
2563         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2564                 unsigned long size = zone->present_pages;
2565                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2566                 if (size > high)
2567                         sum += size - high;
2568         }
2569
2570         return sum;
2571 }
2572
2573 /*
2574  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2575  */
2576 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2577 {
2578         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2579 }
2580 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2581
2582 /*
2583  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2584  */
2585 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2586 {
2587         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2588 }
2589
2590 static inline void show_node(struct zone *zone)
2591 {
2592         if (NUMA_BUILD)
2593                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2594 }
2595
2596 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2597 {
2598         val->totalram = totalram_pages;
2599         val->sharedram = 0;
2600         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2601         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2602         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2603         val->freehigh = nr_free_highpages();
2604         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2605 }
2606
2607 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2608
2609 #ifdef CONFIG_NUMA
2610 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2611 {
2612         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2613
2614         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2615         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2616 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2617         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2618         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2619                         NR_FREE_PAGES);
2620 #else
2621         val->totalhigh = 0;
2622         val->freehigh = 0;
2623 #endif
2624         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2625 }
2626 #endif
2627
2628 /*
2629  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2630  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2631  */
2632 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2633 {
2634         bool ret = false;
2635
2636         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2637                 goto out;
2638
2639         get_mems_allowed();
2640         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2641         put_mems_allowed();
2642 out:
2643         return ret;
2644 }
2645
2646 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2647
2648 /*
2649  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2650  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2651  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2652  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2653  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2654  */
2655 void show_free_areas(unsigned int filter)
2656 {
2657         int cpu;
2658         struct zone *zone;
2659
2660         for_each_populated_zone(zone) {
2661                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2662                         continue;
2663                 show_node(zone);
2664                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2665
2666                 for_each_online_cpu(cpu) {
2667                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2668
2669                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2670
2671                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2672                                cpu, pageset->pcp.high,
2673                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2674                 }
2675         }
2676
2677         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2678                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2679                 " unevictable:%lu"
2680                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2681                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2682                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2683                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2684                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2685                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2686                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2687                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2688                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2689                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2690                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2691                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2692                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2693                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2694                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2695                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2696                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2697                 global_page_state(NR_SHMEM),
2698                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2699                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2700
2701         for_each_populated_zone(zone) {
2702                 int i;
2703
2704                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2705                         continue;
2706                 show_node(zone);
2707                 printk("%s"
2708                         " free:%lukB"
2709                         " min:%lukB"
2710                         " low:%lukB"
2711                         " high:%lukB"
2712                         " active_anon:%lukB"
2713                         " inactive_anon:%lukB"
2714                         " active_file:%lukB"
2715                         " inactive_file:%lukB"
2716                         " unevictable:%lukB"
2717                         " isolated(anon):%lukB"
2718                         " isolated(file):%lukB"
2719                         " present:%lukB"
2720                         " mlocked:%lukB"
2721                         " dirty:%lukB"
2722                         " writeback:%lukB"
2723                         " mapped:%lukB"
2724                         " shmem:%lukB"
2725                         " slab_reclaimable:%lukB"
2726                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2727                         " kernel_stack:%lukB"
2728                         " pagetables:%lukB"
2729                         " unstable:%lukB"
2730                         " bounce:%lukB"
2731                         " writeback_tmp:%lukB"
2732                         " pages_scanned:%lu"
2733                         " all_unreclaimable? %s"
2734                         "\n",
2735                         zone->name,
2736                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2737                         K(min_wmark_pages(zone)),
2738                         K(low_wmark_pages(zone)),
2739                         K(high_wmark_pages(zone)),
2740                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2741                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2742                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2743                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2744                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2745                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2746                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2747                         K(zone->present_pages),
2748                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2749                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2750                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2751                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2752                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2753                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2754                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2755                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2756                                 THREAD_SIZE / 1024,
2757                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2758                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2759                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2760                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2761                         zone->pages_scanned,
2762                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2763                         );
2764                 printk("lowmem_reserve[]:");
2765                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2766                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2767                 printk("\n");
2768         }
2769
2770         for_each_populated_zone(zone) {
2771                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2772
2773                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2774                         continue;
2775                 show_node(zone);
2776                 printk("%s: ", zone->name);
2777
2778                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2779                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2780                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2781                         total += nr[order] << order;
2782                 }
2783                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2784                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2785                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2786                 printk("= %lukB\n", K(total));
2787         }
2788
2789         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2790
2791         show_swap_cache_info();
2792 }
2793
2794 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2795 {
2796         zoneref->zone = zone;
2797         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2798 }
2799
2800 /*
2801  * Builds allocation fallback zone lists.
2802  *
2803  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2804  */
2805 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2806                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2807 {
2808         struct zone *zone;
2809
2810         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2811         zone_type++;
2812
2813         do {
2814                 zone_type--;
2815                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2816                 if (populated_zone(zone)) {
2817                         zoneref_set_zone(zone,
2818                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2819                         check_highest_zone(zone_type);
2820                 }
2821
2822         } while (zone_type);
2823         return nr_zones;
2824 }
2825
2826
2827 /*
2828  *  zonelist_order:
2829  *  0 = automatic detection of better ordering.
2830  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2831  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2832  *
2833  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2834  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2835  */
2836 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2837 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2838 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2839
2840 /* zonelist order in the kernel.
2841  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2842  */
2843 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2844 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2845
2846
2847 #ifdef CONFIG_NUMA
2848 /* The value user specified ....changed by config */
2849 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2850 /* string for sysctl */
2851 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2852 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2853
2854 /*
2855  * interface for configure zonelist ordering.
2856  * command line option "numa_zonelist_order"
2857  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2858  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2859  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2860  */
2861
2862 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2863 {
2864         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2865                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2866         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2867                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2868         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2869                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2870         } else {
2871                 printk(KERN_WARNING
2872                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2873                         "%s\n", s);
2874                 return -EINVAL;
2875         }
2876         return 0;
2877 }
2878
2879 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2880 {
2881         int ret;
2882
2883         if (!s)
2884                 return 0;
2885
2886         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2887         if (ret == 0)
2888                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2889
2890         return ret;
2891 }
2892 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2893
2894 /*
2895  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2896  */
2897 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2898                 void __user *buffer, size_t *length,
2899                 loff_t *ppos)
2900 {
2901         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2902         int ret;
2903         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2904
2905         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2906         if (write)
2907                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2908         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2909         if (ret)
2910                 goto out;
2911         if (write) {
2912                 int oldval = user_zonelist_order;
2913                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2914                         /*
2915                          * bogus value.  restore saved string
2916                          */
2917                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2918                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2919                         user_zonelist_order = oldval;
2920                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2921                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2922                         build_all_zonelists(NULL);
2923                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2924                 }
2925         }
2926 out:
2927         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2928         return ret;
2929 }
2930
2931
2932 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2933 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2934
2935 /**
2936  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2937  * @node: node whose fallback list we're appending
2938  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2939  *
2940  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2941  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2942  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2943  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2944  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2945  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2946  * on them otherwise.
2947  * It returns -1 if no node is found.
2948  */
2949 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2950 {
2951         int n, val;
2952         int min_val = INT_MAX;
2953         int best_node = -1;
2954         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2955
2956         /* Use the local node if we haven't already */
2957         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2958                 node_set(node, *used_node_mask);
2959                 return node;
2960         }
2961
2962         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2963
2964                 /* Don't want a node to appear more than once */
2965                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2966                         continue;
2967
2968                 /* Use the distance array to find the distance */
2969                 val = node_distance(node, n);
2970
2971                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2972                 val += (n < node);
2973
2974                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2975                 tmp = cpumask_of_node(n);
2976                 if (!cpumask_empty(tmp))
2977                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2978
2979                 /* Slight preference for less loaded node */
2980                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2981                 val += node_load[n];
2982
2983                 if (val < min_val) {
2984                         min_val = val;
2985                         best_node = n;
2986                 }
2987         }
2988
2989         if (best_node >= 0)
2990                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2991
2992         return best_node;
2993 }
2994
2995
2996 /*
2997  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2998  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2999  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3000  */
3001 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3002 {
3003         int j;
3004         struct zonelist *zonelist;
3005
3006         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3007         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3008                 ;
3009         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3010                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3011         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3012         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3013 }
3014
3015 /*
3016  * Build gfp_thisnode zonelists
3017  */
3018 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3019 {
3020         int j;
3021         struct zonelist *zonelist;
3022
3023         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3024         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3025         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3026         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3027 }
3028
3029 /*
3030  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3031  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3032  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3033  * may still exist in local DMA zone.
3034  */
3035 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3036
3037 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3038 {
3039         int pos, j, node;
3040         int zone_type;          /* needs to be signed */
3041         struct zone *z;
3042         struct zonelist *zonelist;
3043
3044         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3045         pos = 0;
3046         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3047                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3048                         node = node_order[j];
3049                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3050                         if (populated_zone(z)) {
3051                                 zoneref_set_zone(z,
3052                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3053                                 check_highest_zone(zone_type);
3054                         }
3055                 }
3056         }
3057         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3058         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3059 }
3060
3061 static int default_zonelist_order(void)
3062 {
3063         int nid, zone_type;
3064         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3065         struct zone *z;
3066         int average_size;
3067         /*
3068          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3069          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3070          * into OOM very easily.
3071          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3072          */
3073         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3074         low_kmem_size = 0;
3075         total_size = 0;
3076         for_each_online_node(nid) {
3077                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3078                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3079                         if (populated_zone(z)) {
3080                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3081                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3082                                 total_size += z->present_pages;
3083                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3084                                 /*
3085                                  * If any node has only lowmem, then node order
3086                                  * is preferred to allow kernel allocations
3087                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3088                                  * on other nodes when there is an abundance of
3089                                  * lowmem available to allocate from.
3090                                  */
3091                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3092                         }
3093                 }
3094         }
3095         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3096             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3097                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3098         /*
3099          * look into each node's config.
3100          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3101          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3102          */
3103         average_size = total_size /
3104                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3105         for_each_online_node(nid) {
3106                 low_kmem_size = 0;
3107                 total_size = 0;
3108                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3109                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3110                         if (populated_zone(z)) {
3111                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3112                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3113                                 total_size += z->present_pages;
3114                         }
3115                 }
3116                 if (low_kmem_size &&
3117                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3118                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3119                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3120         }
3121         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3122 }
3123
3124 static void set_zonelist_order(void)
3125 {
3126         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3127                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3128         else
3129                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3130 }
3131
3132 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3133 {
3134         int j, node, load;
3135         enum zone_type i;
3136         nodemask_t used_mask;
3137         int local_node, prev_node;
3138         struct zonelist *zonelist;
3139         int order = current_zonelist_order;
3140
3141         /* initialize zonelists */
3142         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3143                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3144                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3145                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3146         }
3147
3148         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3149         local_node = pgdat->node_id;
3150         load = nr_online_nodes;
3151         prev_node = local_node;
3152         nodes_clear(used_mask);
3153
3154         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3155         j = 0;
3156
3157         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3158                 int distance = node_distance(local_node, node);
3159
3160                 /*
3161                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3162                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3163                  */
3164                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3165                         zone_reclaim_mode = 1;
3166
3167                 /*
3168                  * We don't want to pressure a particular node.
3169                  * So adding penalty to the first node in same
3170                  * distance group to make it round-robin.
3171                  */
3172                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3173                         node_load[node] = load;
3174
3175                 prev_node = node;
3176                 load--;
3177                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3178                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3179                 else
3180                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3181         }
3182
3183         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3184                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3185                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3186         }
3187
3188         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3189 }
3190
3191 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3192 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3193 {
3194         struct zonelist *zonelist;
3195         struct zonelist_cache *zlc;
3196         struct zoneref *z;
3197
3198         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3199         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3200         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3201         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3202                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3203 }
3204
3205 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3206 /*
3207  * Return node id of node used for "local" allocations.
3208  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3209  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3210  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3211  */
3212 int local_memory_node(int node)
3213 {
3214         struct zone *zone;
3215
3216         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3217                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3218                                    NULL,
3219                                    &zone);
3220         return zone->node;
3221 }
3222 #endif
3223
3224 #else   /* CONFIG_NUMA */
3225
3226 static void set_zonelist_order(void)
3227 {
3228         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3229 }
3230
3231 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3232 {
3233         int node, local_node;
3234         enum zone_type j;
3235         struct zonelist *zonelist;
3236
3237         local_node = pgdat->node_id;
3238
3239         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3240         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3241
3242         /*
3243          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3244          * of all the other nodes.
3245          * We don't want to pressure a particular node, so when
3246          * building the zones for node N, we make sure that the
3247          * zones coming right after the local ones are those from
3248          * node N+1 (modulo N)
3249          */
3250         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3251                 if (!node_online(node))
3252                         continue;
3253                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3254                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3255         }
3256         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3257                 if (!node_online(node))
3258                         continue;
3259                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3260                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3261         }
3262
3263         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3264         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3265 }
3266
3267 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3268 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3269 {
3270         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3271 }
3272
3273 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3274
3275 /*
3276  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3277  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3278  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3279  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3280  * with interrupts disabled.
3281  *
3282  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3283  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3284  * hotplugged processors.
3285  *
3286  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3287  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3288  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3289  */
3290 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3291 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3292 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3293
3294 /*
3295  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3296  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3297  */
3298 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3299
3300 /* return values int ....just for stop_machine() */
3301 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3302 {
3303         int nid;
3304         int cpu;
3305
3306 #ifdef CONFIG_NUMA
3307         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3308 #endif
3309         for_each_online_node(nid) {
3310                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3311
3312                 build_zonelists(pgdat);
3313                 build_zonelist_cache(pgdat);
3314         }
3315
3316         /*
3317          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3318          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3319          * each zone will be allocated later when the per cpu
3320          * allocator is available.
3321          *
3322          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3323          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3324          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3325          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3326          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3327          * (a chicken-egg dilemma).
3328          */
3329         for_each_possible_cpu(cpu) {
3330                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3331
3332 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3333                 /*
3334                  * We now know the "local memory node" for each node--
3335                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3336                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3337                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3338                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3339                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3340                  */
3341                 if (cpu_online(cpu))
3342                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3343 #endif
3344         }
3345
3346         return 0;
3347 }
3348
3349 /*
3350  * Called with zonelists_mutex held always
3351  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3352  */
3353 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3354 {
3355         set_zonelist_order();
3356
3357         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3358                 __build_all_zonelists(NULL);
3359                 mminit_verify_zonelist();
3360                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3361         } else {
3362                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3363                    of zonelist */
3364 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3365                 if (data)
3366                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3367 #endif
3368                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3369                 /* cpuset refresh routine should be here */
3370         }
3371         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3372         /*
3373          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3374          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3375          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3376          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3377          * disabled and enable it later
3378          */
3379         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3380                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3381         else
3382                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3383
3384         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3385                 "Total pages: %ld\n",
3386                         nr_online_nodes,
3387                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3388                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3389                         vm_total_pages);
3390 #ifdef CONFIG_NUMA
3391         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3392 #endif
3393 }
3394
3395 /*
3396  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3397  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3398  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3399  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3400  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3401  * conservative, even though it seems large.
3402  *
3403  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3404  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3405  */
3406 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3407
3408 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3409 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3410 {
3411         unsigned long size = 1;
3412
3413         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3414
3415         while (size < pages)
3416                 size <<= 1;
3417
3418         /*
3419          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3420          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3421          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3422          */
3423         size = min(size, 4096UL);
3424
3425         return max(size, 4UL);
3426 }
3427 #else
3428 /*
3429  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3430  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3431  *
3432  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3433  *
3434  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3435  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3436  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3437  *
3438  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3439  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3440  *
3441  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3442  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3443  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3444  */
3445 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3446 {
3447         return 4096UL;
3448 }
3449 #endif
3450
3451 /*
3452  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3453  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3454  * hash function before the remainder is taken.
3455  */
3456 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3457 {
3458         return ffz(~size);
3459 }
3460
3461 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3462
3463 /*
3464  * Check if a pageblock contains reserved pages
3465  */
3466 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3467 {
3468         unsigned long pfn;
3469
3470         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3471                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3472                         return 1;
3473         }
3474         return 0;
3475 }
3476
3477 /*
3478  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3479  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3480  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3481  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3482  * blocks as reclaim kicks in
3483  */
3484 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3485 {
3486         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3487         struct page *page;
3488         unsigned long block_migratetype;
3489         int reserve;
3490
3491         /*
3492          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3493          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3494          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3495          * the block.
3496          */
3497         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3498         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3499         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3500         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3501                                                         pageblock_order;
3502
3503         /*
3504          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3505          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3506          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3507          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3508          * future allocation of hugepages at runtime.
3509          */
3510         reserve = min(2, reserve);
3511
3512         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3513                 if (!pfn_valid(pfn))
3514                         continue;
3515                 page = pfn_to_page(pfn);
3516
3517                 /* Watch out for overlapping nodes */
3518                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3519                         continue;
3520
3521                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3522
3523                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3524                 if (reserve > 0) {
3525                         /*
3526                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3527                          * them.
3528                          */
3529                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3530                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3531                                 continue;
3532
3533                         /* If this block is reserved, account for it */
3534                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3535                                 reserve--;
3536                                 continue;
3537                         }
3538
3539                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3540                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3541                                 set_pageblock_migratetype(page,
3542                                                         MIGRATE_RESERVE);
3543                                 move_freepages_block(zone, page,
3544                                                         MIGRATE_RESERVE);
3545                                 reserve--;
3546                                 continue;
3547                         }
3548                 }
3549
3550                 /*
3551                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3552                  * take it back
3553                  */
3554                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3555                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3556                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3557                 }
3558         }
3559 }
3560
3561 /*
3562  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3563  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3564  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3565  */
3566 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3567                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3568 {
3569         struct page *page;
3570         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3571         unsigned long pfn;
3572         struct zone *z;
3573
3574         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3575                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3576
3577         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3578         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3579                 /*
3580                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3581                  * handed to this function.  They do not
3582                  * exist on hotplugged memory.
3583                  */
3584                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3585                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3586                                 continue;
3587                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3588                                 continue;
3589                 }
3590                 page = pfn_to_page(pfn);
3591                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3592                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3593                 init_page_count(page);
3594                 reset_page_mapcount(page);
3595                 SetPageReserved(page);
3596                 /*
3597                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3598                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3599                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3600                  * the address space during boot when many long-lived
3601                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3602                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3603                  * setup_zone_migrate_reserve()
3604                  *
3605                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3606                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3607                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3608                  * pfn out of zone.
3609                  */
3610                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3611                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3612                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3613                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3614
3615                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3616 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3617                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3618                 if (!is_highmem_idx(zone))
3619                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3620 #endif
3621         }
3622 }
3623
3624 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3625 {
3626         int order, t;
3627         for_each_migratetype_order(order, t) {
3628                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3629                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3630         }
3631 }
3632
3633 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3634 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3635         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3636 #endif
3637
3638 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3639 {
3640 #ifdef CONFIG_MMU
3641         int batch;
3642
3643         /*
3644          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3645          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3646          *
3647          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3648          */
3649         batch = zone->present_pages / 1024;
3650         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3651                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3652         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3653         if (batch < 1)
3654                 batch = 1;
3655
3656         /*
3657          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3658          * of 2 value was found to be more likely to have
3659          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3660          *
3661          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3662          * batches of pages, one task can end up with a lot
3663          * of pages of one half of the possible page colors
3664          * and the other with pages of the other colors.
3665          */
3666         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3667
3668         return batch;
3669
3670 #else
3671         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3672          * conditions.
3673          *
3674          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3675          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3676          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3677          *
3678          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3679          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3680          * can be a significant delay between the individual batches being
3681          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3682          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3683          */
3684         return 0;
3685 #endif
3686 }
3687
3688 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3689 {
3690         struct per_cpu_pages *pcp;
3691         int migratetype;
3692
3693         memset(p, 0, sizeof(*p));
3694
3695         pcp = &p->pcp;
3696         pcp->count = 0;
3697         pcp->high = 6 * batch;
3698         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3699         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3700                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3701 }
3702
3703 /*
3704  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3705  * to the value high for the pageset p.
3706  */
3707
3708 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3709                                 unsigned long high)
3710 {
3711         struct per_cpu_pages *pcp;
3712
3713         pcp = &p->pcp;
3714         pcp->high = high;
3715         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3716         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3717                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3718 }
3719
3720 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3721 {
3722         int cpu;
3723
3724         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3725
3726         for_each_possible_cpu(cpu) {
3727                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3728
3729                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3730
3731                 if (percpu_pagelist_fraction)
3732                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3733                                 (zone->present_pages /
3734                                         percpu_pagelist_fraction));
3735         }
3736 }
3737
3738 /*
3739  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3740  * Before this call only boot pagesets were available.
3741  */
3742 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3743 {
3744         struct zone *zone;
3745
3746         for_each_populated_zone(zone)
3747                 setup_zone_pageset(zone);
3748 }
3749
3750 static noinline __init_refok
3751 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3752 {
3753         int i;
3754         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3755         size_t alloc_size;
3756
3757         /*
3758          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3759          * per zone.
3760          */
3761         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3762                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3763         zone->wait_table_bits =
3764                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3765         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3766                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3767
3768         if (!slab_is_available()) {
3769                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3770                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3771         } else {
3772                 /*
3773                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3774                  * via memory hot-add.
3775                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3776                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3777                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3778                  * node itself as well.
3779                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3780                  * necessary.
3781                  */
3782                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3783         }
3784         if (!zone->wait_table)
3785                 return -ENOMEM;
3786
3787         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3788                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3789
3790         return 0;
3791 }
3792
3793 static int __zone_pcp_update(void *data)
3794 {
3795         struct zone *zone = data;
3796         int cpu;
3797         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3798
3799         for_each_possible_cpu(cpu) {
3800                 struct per_cpu_pageset *pset;
3801                 struct per_cpu_pages *pcp;
3802
3803                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3804                 pcp = &pset->pcp;
3805
3806                 local_irq_save(flags);
3807                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3808                 setup_pageset(pset, batch);
3809                 local_irq_restore(flags);
3810         }
3811         return 0;
3812 }
3813
3814 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3815 {
3816         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3817 }
3818
3819 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3820 {
3821         /*
3822          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3823          * relies on the ability of the linker to provide the
3824          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3825          */
3826         zone->pageset = &boot_pageset;
3827
3828         if (zone->present_pages)
3829                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3830                         zone->name, zone->present_pages,
3831                                          zone_batchsize(zone));
3832 }
3833
3834 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3835                                         unsigned long zone_start_pfn,
3836                                         unsigned long size,
3837                                         enum memmap_context context)
3838 {
3839         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3840         int ret;
3841         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3842         if (ret)
3843                 return ret;
3844         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3845
3846         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3847
3848         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3849                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3850                         pgdat->node_id,
3851                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3852                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3853
3854         zone_init_free_lists(zone);
3855
3856         return 0;
3857 }
3858
3859 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3860 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3861 /*
3862  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3863  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3864  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3865  * alternative
3866  */
3867 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3868 {
3869         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3870         int i, nid;
3871
3872         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3873                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3874                         return nid;
3875         /* This is a memory hole */
3876         return -1;
3877 }
3878 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3879
3880 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3881 {
3882         int nid;
3883
3884         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3885         if (nid >= 0)
3886                 return nid;
3887         /* just returns 0 */
3888         return 0;
3889 }
3890
3891 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3892 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3893 {
3894         int nid;
3895
3896         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3897         if (nid >= 0 && nid != node)
3898                 return false;
3899         return true;
3900 }
3901 #endif
3902
3903 /**
3904  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3905  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3906  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3907  *
3908  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3909  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3910  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3911  */
3912 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
3913 {
3914         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3915         int i, this_nid;
3916
3917         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
3918                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
3919                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
3920
3921                 if (start_pfn < end_pfn)
3922                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
3923                                           PFN_PHYS(start_pfn),
3924                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
3925         }
3926 }
3927
3928 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3929                                    int nr_range, int nid)
3930 {
3931         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3932         int i;
3933
3934         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3935         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL)
3936                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start_pfn, end_pfn);
3937         return nr_range;
3938 }
3939
3940 /**
3941  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3942  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3943  *
3944  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3945  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3946  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3947  */
3948 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3949 {
3950         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3951         int i, this_nid;
3952
3953         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
3954                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
3955 }
3956
3957 /**
3958  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3959  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3960  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3961  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3962  *
3963  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3964  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3965  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3966  * PFNs will be 0.
3967  */
3968 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3969                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3970 {
3971         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
3972         int i;
3973
3974         *start_pfn = -1UL;
3975         *end_pfn = 0;
3976
3977         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
3978                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
3979                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
3980         }
3981
3982         if (*start_pfn == -1UL)
3983                 *start_pfn = 0;
3984 }
3985
3986 /*
3987  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3988  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3989  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3990  */
3991 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3992 {
3993         int zone_index;
3994         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3995                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3996                         continue;
3997
3998                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3999                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4000                         break;
4001         }
4002
4003         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4004         movable_zone = zone_index;
4005 }
4006
4007 /*
4008  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4009  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4010  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4011  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4012  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4013  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4014  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4015  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4016  */
4017 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4018                                         unsigned long zone_type,
4019                                         unsigned long node_start_pfn,
4020                                         unsigned long node_end_pfn,
4021                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4022                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4023 {
4024         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4025         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4026                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4027                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4028                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4029                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4030                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4031
4032                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4033                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4034                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4035                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4036
4037                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4038                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4039                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4040         }
4041 }
4042
4043 /*
4044  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4045  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4046  */
4047 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4048                                         unsigned long zone_type,
4049                                         unsigned long *ignored)
4050 {
4051         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4052         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4053
4054         /* Get the start and end of the node and zone */
4055         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4056         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4057         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4058         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4059                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4060                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4061
4062         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4063         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4064                 return 0;
4065
4066         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4067         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4068         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4069
4070         /* Return the spanned pages */
4071         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4072 }
4073
4074 /*
4075  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4076  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4077  */
4078 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4079                                 unsigned long range_start_pfn,
4080                                 unsigned long range_end_pfn)
4081 {
4082         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4083         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4084         int i;
4085
4086         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4087                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4088                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4089                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4090         }
4091         return nr_absent;
4092 }
4093
4094 /**
4095  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4096  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4097  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4098  *
4099  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4100  */
4101 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4102                                                         unsigned long end_pfn)
4103 {
4104         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4105 }
4106
4107 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4108 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4109                                         unsigned long zone_type,
4110                                         unsigned long *ignored)
4111 {
4112         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4113         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4114         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4115         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4116
4117         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4118         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4119         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4120
4121         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4122                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4123                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4124         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4125 }
4126
4127 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4128 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4129                                         unsigned long zone_type,
4130                                         unsigned long *zones_size)
4131 {
4132         return zones_size[zone_type];
4133 }
4134
4135 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4136                                                 unsigned long zone_type,
4137                                                 unsigned long *zholes_size)
4138 {
4139         if (!zholes_size)
4140                 return 0;
4141
4142         return zholes_size[zone_type];
4143 }
4144
4145 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4146
4147 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4148                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4149 {
4150         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4151         enum zone_type i;
4152
4153         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4154                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4155                                                                 zones_size);
4156         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4157
4158         realtotalpages = totalpages;
4159         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4160                 realtotalpages -=
4161                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4162                                                                 zholes_size);
4163         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4164         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4165                                                         realtotalpages);
4166 }
4167
4168 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4169 /*
4170  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4171  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4172  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4173  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4174  * bytes.
4175  */
4176 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4177 {
4178         unsigned long usemapsize;
4179
4180         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4181         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4182         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4183         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4184
4185         return usemapsize / 8;
4186 }
4187
4188 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4189                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4190 {
4191         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4192         zone->pageblock_flags = NULL;
4193         if (usemapsize)
4194                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4195                                                                    usemapsize);
4196 }
4197 #else
4198 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4199                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4200 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4201
4202 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4203
4204 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4205 static inline int pageblock_default_order(void)
4206 {
4207         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4208                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4209
4210         return MAX_ORDER-1;
4211 }
4212
4213 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4214 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4215 {
4216         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4217         if (pageblock_order)
4218                 return;
4219
4220         /*
4221          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4222          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4223          */
4224         pageblock_order = order;
4225 }
4226 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4227
4228 /*
4229  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4230  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4231  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4232  * pageblock_order based on the kernel config
4233  */
4234 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4235 {
4236         return MAX_ORDER-1;
4237 }
4238 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4239
4240 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4241
4242 /*
4243  * Set up the zone data structures:
4244  *   - mark all pages reserved
4245  *   - mark all memory queues empty
4246  *   - clear the memory bitmaps
4247  */
4248 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4249                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4250 {
4251         enum zone_type j;
4252         int nid = pgdat->node_id;
4253         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4254         int ret;
4255
4256         pgdat_resize_init(pgdat);
4257         pgdat->nr_zones = 0;
4258         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4259         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4260         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4261         
4262         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4263                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4264                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4265                 enum lru_list lru;
4266
4267                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4268                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4269                                                                 zholes_size);
4270
4271                 /*
4272                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4273                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4274                  * and per-cpu initialisations
4275                  */
4276                 memmap_pages =
4277                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4278                 if (realsize >= memmap_pages) {
4279                         realsize -= memmap_pages;
4280                         if (memmap_pages)
4281                                 printk(KERN_DEBUG
4282                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4283                                        zone_names[j], memmap_pages);
4284                 } else
4285                         printk(KERN_WARNING
4286                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4287                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4288
4289                 /* Account for reserved pages */
4290                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4291                         realsize -= dma_reserve;
4292                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4293                                         zone_names[0], dma_reserve);
4294                 }
4295
4296                 if (!is_highmem_idx(j))
4297                         nr_kernel_pages += realsize;
4298                 nr_all_pages += realsize;
4299
4300                 zone->spanned_pages = size;
4301                 zone->present_pages = realsize;
4302 #ifdef CONFIG_NUMA
4303                 zone->node = nid;
4304                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4305                                                 / 100;
4306                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4307 #endif
4308                 zone->name = zone_names[j];
4309                 spin_lock_init(&zone->lock);
4310                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4311                 zone_seqlock_init(zone);
4312                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4313
4314                 zone_pcp_init(zone);
4315                 for_each_lru(lru)
4316                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lruvec.lists[lru]);
4317                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4318                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4319                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4320                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4321                 zap_zone_vm_stats(zone);
4322                 zone->flags = 0;
4323                 if (!size)
4324                         continue;
4325
4326                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4327                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4328                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4329                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4330                 BUG_ON(ret);
4331                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4332                 zone_start_pfn += size;
4333         }
4334 }
4335
4336 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4337 {
4338         /* Skip empty nodes */
4339         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4340                 return;
4341
4342 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4343         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4344         if (!pgdat->node_mem_map) {
4345                 unsigned long size, start, end;
4346                 struct page *map;
4347
4348                 /*
4349                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4350                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4351                  * for the buddy allocator to function correctly.
4352                  */
4353                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4354                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4355                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4356                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4357                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4358                 if (!map)
4359                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4360                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4361         }
4362 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4363         /*
4364          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4365          */
4366         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4367                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4368 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4369                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4370                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4371 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4372         }
4373 #endif
4374 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4375 }
4376
4377 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4378                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4379 {
4380         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4381
4382         pgdat->node_id = nid;
4383         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4384         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4385
4386         alloc_node_mem_map(pgdat);
4387 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4388         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4389                 nid, (unsigned long)pgdat,
4390                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4391 #endif
4392
4393         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4394 }
4395
4396 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4397
4398 #if MAX_NUMNODES > 1
4399 /*
4400  * Figure out the number of possible node ids.
4401  */
4402 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4403 {
4404         unsigned int node;
4405         unsigned int highest = 0;
4406
4407         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4408                 highest = node;
4409         nr_node_ids = highest + 1;
4410 }
4411 #else
4412 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4413 {
4414 }
4415 #endif
4416
4417 /**
4418  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4419  *
4420  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4421  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4422  * all the nodes.
4423  *
4424  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4425  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4426  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4427  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4428  *
4429  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4430  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4431  * populated node map.
4432  *
4433  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4434  * requirement (single node).
4435  */
4436 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4437 {
4438         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4439         unsigned long start, end, mask;
4440         int last_nid = -1;
4441         int i, nid;
4442
4443         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4444                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4445                         last_nid = nid;
4446                         last_end = end;
4447                         continue;
4448                 }
4449
4450                 /*
4451                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4452                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4453                  * too coarse to separate the current node from the last.
4454                  */
4455                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4456                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4457                         mask <<= 1;
4458
4459                 /* accumulate all internode masks */
4460                 accl_mask |= mask;
4461         }
4462
4463         /* convert mask to number of pages */
4464         return ~accl_mask + 1;
4465 }
4466
4467 /* Find the lowest pfn for a node */
4468 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4469 {
4470         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4471         unsigned long start_pfn;
4472         int i;
4473
4474         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4475                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4476
4477         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4478                 printk(KERN_WARNING
4479                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4480                 return 0;
4481         }
4482
4483         return min_pfn;
4484 }
4485
4486 /**
4487  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4488  *
4489  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4490  * add_active_range().
4491  */
4492 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4493 {
4494         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4495 }
4496
4497 /*
4498  * early_calculate_totalpages()
4499  * Sum pages in active regions for movable zone.
4500  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4501  */
4502 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4503 {
4504         unsigned long totalpages = 0;
4505         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4506         int i, nid;
4507
4508         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4509                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4510
4511                 totalpages += pages;
4512                 if (pages)
4513                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4514         }
4515         return totalpages;
4516 }
4517
4518 /*
4519  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4520  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4521  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4522  * others
4523  */
4524 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4525 {
4526         int i, nid;
4527         unsigned long usable_startpfn;
4528         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4529         /* save the state before borrow the nodemask */
4530         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4531         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4532         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4533
4534         /*
4535          * If movablecore was specified, calculate what size of
4536          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4537          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4538          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4539          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4540          * what movablecore would have allowed.
4541          */
4542         if (required_movablecore) {
4543                 unsigned long corepages;
4544
4545                 /*
4546                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4547                  * was requested by the user
4548                  */
4549                 required_movablecore =
4550                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4551                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4552
4553                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4554         }
4555
4556         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4557         if (!required_kernelcore)
4558                 goto out;
4559
4560         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4561         find_usable_zone_for_movable();
4562         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4563
4564 restart:
4565         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4566         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4567         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4568                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4569
4570                 /*
4571                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4572                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4573                  * amount of memory for the kernel
4574                  */
4575                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4576                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4577
4578                 /*
4579                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4580                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4581                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4582                  */
4583                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4584
4585                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4586                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4587                         unsigned long size_pages;
4588
4589                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4590                         if (start_pfn >= end_pfn)
4591                                 continue;
4592
4593                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4594                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4595                                 unsigned long kernel_pages;
4596                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4597                                                                 - start_pfn;
4598
4599                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4600                                                         kernelcore_remaining);
4601                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4602                                                         required_kernelcore);
4603
4604                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4605                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4606
4607                                         /*
4608                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4609                                          * that if we have to rebalance
4610                                          * kernelcore across nodes, we will
4611                                          * not double account here
4612                                          */
4613                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4614                                         continue;
4615                                 }
4616                                 start_pfn = usable_startpfn;
4617                         }
4618
4619                         /*
4620                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4621                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4622                          * number of pages used as kernelcore
4623                          */
4624                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4625                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4626                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4627                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4628
4629                         /*
4630                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4631                          * break if the kernelcore for this node has been
4632                          * satisified
4633                          */
4634                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4635                                                                 size_pages);
4636                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4637                         if (!kernelcore_remaining)
4638                                 break;
4639                 }
4640         }
4641
4642         /*
4643          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4644          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4645          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4646          * satisified
4647          */
4648         usable_nodes--;
4649         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4650                 goto restart;
4651
4652         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4653         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4654                 zone_movable_pfn[nid] =
4655                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4656
4657 out:
4658         /* restore the node_state */
4659         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4660 }
4661
4662 /* Any regular memory on that node ? */
4663 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4664 {
4665 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4666         enum zone_type zone_type;
4667
4668         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4669                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4670                 if (zone->present_pages) {
4671                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4672                         break;
4673                 }
4674         }
4675 #endif
4676 }
4677
4678 /**
4679  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4680  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4681  *
4682  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4683  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4684  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4685  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4686  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4687  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4688  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4689  * at arch_max_dma_pfn.
4690  */
4691 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4692 {
4693         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4694         int i, nid;
4695
4696         /* Record where the zone boundaries are */
4697         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4698                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4699         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4700                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4701         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4702         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4703         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4704                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4705                         continue;
4706                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4707                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4708                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4709                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4710         }
4711         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4712         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4713
4714         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4715         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4716         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4717
4718         /* Print out the zone ranges */
4719         printk("Zone PFN ranges:\n");
4720         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4721                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4722                         continue;
4723                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4724                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4725                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4726                         printk("empty\n");
4727                 else
4728                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4729                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4730                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4731         }
4732
4733         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4734         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4735         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4736                 if (zone_movable_pfn[i])
4737                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4738         }
4739
4740         /* Print out the early_node_map[] */
4741         printk("Early memory PFN ranges\n");
4742         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4743                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", nid, start_pfn, end_pfn);
4744
4745         /* Initialise every node */
4746         mminit_verify_pageflags_layout();
4747         setup_nr_node_ids();
4748         for_each_online_node(nid) {
4749                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4750                 free_area_init_node(nid, NULL,
4751                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4752
4753                 /* Any memory on that node */
4754                 if (pgdat->node_present_pages)
4755                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4756                 check_for_regular_memory(pgdat);
4757         }
4758 }
4759
4760 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4761 {
4762         unsigned long long coremem;
4763         if (!p)
4764                 return -EINVAL;
4765
4766         coremem = memparse(p, &p);
4767         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4768
4769         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4770         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4771
4772         return 0;
4773 }
4774
4775 /*
4776  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4777  * cannot be reclaimed or migrated.
4778  */
4779 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4780 {
4781         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4782 }
4783
4784 /*
4785  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4786  * can be reclaimed or migrated.
4787  */
4788 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4789 {
4790         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4791 }
4792
4793 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4794 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4795
4796 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4797
4798 /**
4799  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4800  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4801  *
4802  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4803  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4804  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4805  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4806  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4807  * smaller per-cpu batchsize.
4808  */
4809 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4810 {
4811         dma_reserve = new_dma_reserve;
4812 }
4813
4814 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4815 {
4816         free_area_init_node(0, zones_size,
4817                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4818 }
4819
4820 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4821                                  unsigned long action, void *hcpu)
4822 {
4823         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4824
4825         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4826                 drain_pages(cpu);
4827
4828                 /*
4829                  * Spill the event counters of the dead processor
4830                  * into the current processors event counters.
4831                  * This artificially elevates the count of the current
4832                  * processor.
4833                  */
4834                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4835
4836                 /*
4837                  * Zero the differential counters of the dead processor
4838                  * so that the vm statistics are consistent.
4839                  *
4840                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4841                  * race with what we are doing.
4842                  */
4843                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4844         }
4845         return NOTIFY_OK;
4846 }
4847
4848 void __init page_alloc_init(void)
4849 {
4850         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4851 }
4852
4853 /*
4854  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4855  *      or min_free_kbytes changes.
4856  */
4857 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4858 {
4859         struct pglist_data *pgdat;
4860         unsigned long reserve_pages = 0;
4861         enum zone_type i, j;
4862
4863         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4864                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4865                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4866                         unsigned long max = 0;
4867
4868                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4869                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4870                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4871                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4872                         }
4873
4874                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4875                         max += high_wmark_pages(zone);
4876
4877                         if (max > zone->present_pages)
4878                                 max = zone->present_pages;
4879                         reserve_pages += max;
4880                         /*
4881                          * Lowmem reserves are not available to
4882                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
4883                          * kswapd tries to balance zones to their high
4884                          * watermark.  As a result, neither should be
4885                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
4886                          * situation where reclaim has to clean pages
4887                          * in order to balance the zones.
4888                          */
4889                         zone->dirty_balance_reserve = max;
4890                 }
4891         }
4892         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
4893         totalreserve_pages = reserve_pages;
4894 }
4895
4896 /*
4897  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4898  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4899  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4900  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4901  */
4902 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4903 {
4904         struct pglist_data *pgdat;
4905         enum zone_type j, idx;
4906
4907         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4908                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4909                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4910                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4911
4912                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4913
4914                         idx = j;
4915                         while (idx) {
4916                                 struct zone *lower_zone;
4917
4918                                 idx--;
4919
4920                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4921                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4922
4923                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4924                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4925                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4926                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4927                         }
4928                 }
4929         }
4930
4931         /* update totalreserve_pages */
4932         calculate_totalreserve_pages();
4933 }
4934
4935 /**
4936  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4937  * or when memory is hot-{added|removed}
4938  *
4939  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4940  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4941  */
4942 void setup_per_zone_wmarks(void)
4943 {
4944         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4945         unsigned long lowmem_pages = 0;
4946         struct zone *zone;
4947         unsigned long flags;
4948
4949         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4950         for_each_zone(zone) {
4951                 if (!is_highmem(zone))
4952                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4953         }
4954
4955         for_each_zone(zone) {
4956                 u64 tmp;
4957
4958                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4959                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4960                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4961                 if (is_highmem(zone)) {
4962                         /*
4963                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4964                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4965                          * value here.
4966                          *
4967                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4968                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4969                          * not be capped for highmem.
4970                          */
4971                         int min_pages;
4972
4973                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4974                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4975                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4976                         if (min_pages > 128)
4977                                 min_pages = 128;
4978                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4979                 } else {
4980                         /*
4981                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4982                          * proportionate to the zone's size.
4983                          */
4984                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4985                 }
4986
4987                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4988                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4989                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4990                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4991         }
4992
4993         /* update totalreserve_pages */
4994         calculate_totalreserve_pages();
4995 }
4996
4997 /*
4998  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4999  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5000  * to be referenced again before it is swapped out.
5001  *
5002  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5003  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5004  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5005  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5006  *
5007  * total     target    max
5008  * memory    ratio     inactive anon
5009  * -------------------------------------
5010  *   10MB       1         5MB
5011  *  100MB       1        50MB
5012  *    1GB       3       250MB
5013  *   10GB      10       0.9GB
5014  *  100GB      31         3GB
5015  *    1TB     101        10GB
5016  *   10TB     320        32GB
5017  */
5018 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5019 {
5020         unsigned int gb, ratio;
5021
5022         /* Zone size in gigabytes */
5023         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5024         if (gb)
5025                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5026         else
5027                 ratio = 1;
5028
5029         zone->inactive_ratio = ratio;
5030 }
5031
5032 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5033 {
5034         struct zone *zone;
5035
5036         for_each_zone(zone)
5037                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5038 }
5039
5040 /*
5041  * Initialise min_free_kbytes.
5042  *
5043  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5044  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5045  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5046  *
5047  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5048  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5049  *
5050  * which yields
5051  *
5052  * 16MB:        512k
5053  * 32MB:        724k
5054  * 64MB:        1024k
5055  * 128MB:       1448k
5056  * 256MB:       2048k
5057  * 512MB:       2896k
5058  * 1024MB:      4096k
5059  * 2048MB:      5792k
5060  * 4096MB:      8192k
5061  * 8192MB:      11584k
5062  * 16384MB:     16384k
5063  */
5064 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5065 {
5066         unsigned long lowmem_kbytes;
5067
5068         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5069
5070         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5071         if (min_free_kbytes < 128)
5072                 min_free_kbytes = 128;
5073         if (min_free_kbytes > 65536)
5074                 min_free_kbytes = 65536;
5075         setup_per_zone_wmarks();
5076         refresh_zone_stat_thresholds();
5077         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5078         setup_per_zone_inactive_ratio();
5079         return 0;
5080 }
5081 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5082
5083 /*
5084  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5085  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5086  *      changes.
5087  */
5088 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5089         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5090 {
5091         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5092         if (write)
5093                 setup_per_zone_wmarks();
5094         return 0;
5095 }
5096
5097 #ifdef CONFIG_NUMA
5098 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5099         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5100 {
5101         struct zone *zone;
5102         int rc;
5103
5104         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5105         if (rc)
5106                 return rc;
5107
5108         for_each_zone(zone)
5109                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5110                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5111         return 0;
5112 }
5113
5114 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5115         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5116 {
5117         struct zone *zone;
5118         int rc;
5119
5120         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5121         if (rc)
5122                 return rc;
5123
5124         for_each_zone(zone)
5125                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5126                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5127         return 0;
5128 }
5129 #endif
5130
5131 /*
5132  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5133  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5134  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5135  *
5136  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5137  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5138  * if in function of the boot time zone sizes.
5139  */
5140 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5141         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5142 {
5143         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5144         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5145         return 0;
5146 }
5147
5148 /*
5149  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5150  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5151  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5152  */
5153
5154 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5155         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5156 {
5157         struct zone *zone;
5158         unsigned int cpu;
5159         int ret;
5160
5161         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5162         if (!write || (ret == -EINVAL))
5163                 return ret;
5164         for_each_populated_zone(zone) {
5165                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5166                         unsigned long  high;
5167                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5168                         setup_pagelist_highmark(
5169                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5170                 }
5171         }
5172         return 0;
5173 }
5174
5175 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5176
5177 #ifdef CONFIG_NUMA
5178 static int __init set_hashdist(char *str)
5179 {
5180         if (!str)
5181                 return 0;
5182         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5183         return 1;
5184 }
5185 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5186 #endif
5187
5188 /*
5189  * allocate a large system hash table from bootmem
5190  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5191  *   quantity of entries
5192  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5193  */
5194 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5195                                      unsigned long bucketsize,
5196                                      unsigned long numentries,
5197                                      int scale,
5198                                      int flags,
5199                                      unsigned int *_hash_shift,
5200                                      unsigned int *_hash_mask,
5201                                      unsigned long limit)
5202 {
5203         unsigned long long max = limit;
5204         unsigned long log2qty, size;
5205         void *table = NULL;
5206
5207         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5208         if (!numentries) {
5209                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5210                 numentries = nr_kernel_pages;
5211                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5212                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5213                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5214
5215                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5216                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5217                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5218                 else
5219                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5220
5221                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5222                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5223                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5224                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5225                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5226                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5227                                 BUG_ON(!numentries);
5228                         }
5229                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5230                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5231         }
5232         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5233
5234         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5235         if (max == 0) {
5236                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5237                 do_div(max, bucketsize);
5238         }
5239         max = min(max, 0x80000000ULL);
5240
5241         if (numentries > max)
5242                 numentries = max;
5243
5244         log2qty = ilog2(numentries);
5245
5246         do {
5247                 size = bucketsize << log2qty;
5248                 if (flags & HASH_EARLY)
5249                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5250                 else if (hashdist)
5251                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5252                 else {
5253                         /*
5254                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5255                          * some pages at the end of hash table which
5256                          * alloc_pages_exact() automatically does
5257                          */
5258                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5259                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5260                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5261                         }
5262                 }
5263         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5264
5265         if (!table)
5266                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5267
5268         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5269                tablename,
5270                (1UL << log2qty),
5271                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5272                size);
5273
5274         if (_hash_shift)
5275                 *_hash_shift = log2qty;
5276         if (_hash_mask)
5277                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5278
5279         return table;
5280 }
5281
5282 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5283 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5284                                                         unsigned long pfn)
5285 {
5286 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5287         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5288 #else
5289         return zone->pageblock_flags;
5290 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5291 }
5292
5293 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5294 {
5295 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5296         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5297         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5298 #else
5299         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5300         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5301 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5302 }
5303
5304 /**
5305  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5306  * @page: The page within the block of interest
5307  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5308  * @end_bitidx: The last bit of interest
5309  * returns pageblock_bits flags
5310  */
5311 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5312                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5313 {
5314         struct zone *zone;
5315         unsigned long *bitmap;
5316         unsigned long pfn, bitidx;
5317         unsigned long flags = 0;
5318         unsigned long value = 1;
5319
5320         zone = page_zone(page);
5321         pfn = page_to_pfn(page);
5322         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5323         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5324
5325         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5326                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5327                         flags |= value;
5328
5329         return flags;
5330 }
5331
5332 /**
5333  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5334  * @page: The page within the block of interest
5335  * @start_bitidx: The first bit of interest
5336  * @end_bitidx: The last bit of interest
5337  * @flags: The flags to set
5338  */
5339 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5340                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5341 {
5342         struct zone *zone;
5343         unsigned long *bitmap;
5344         unsigned long pfn, bitidx;
5345         unsigned long value = 1;
5346
5347         zone = page_zone(page);
5348         pfn = page_to_pfn(page);
5349         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5350         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5351         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5352         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5353
5354         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5355                 if (flags & value)
5356                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5357                 else
5358                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5359 }
5360
5361 /*
5362  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5363  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5364  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5365  */
5366
5367 static int
5368 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5369 {
5370         unsigned long pfn, iter, found;
5371         /*
5372          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5373          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5374          */
5375         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5376                 return true;
5377
5378         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5379                 return true;
5380
5381         pfn = page_to_pfn(page);
5382         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5383                 unsigned long check = pfn + iter;
5384
5385                 if (!pfn_valid_within(check))
5386                         continue;
5387
5388                 page = pfn_to_page(check);
5389                 if (!page_count(page)) {
5390                         if (PageBuddy(page))
5391                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5392                         continue;
5393                 }
5394                 if (!PageLRU(page))
5395                         found++;
5396                 /*
5397                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5398                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5399                  * and it still to be fixed.
5400                  */
5401                 /*
5402                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5403                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5404                  *
5405                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5406                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5407                  * page at boot.
5408                  */
5409                 if (found > count)
5410                         return false;
5411         }
5412         return true;
5413 }
5414
5415 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5416 {
5417         struct zone *zone;
5418         unsigned long pfn;
5419
5420         /*
5421          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5422          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5423          * the zone but still within the section.
5424          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5425          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5426          */
5427         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5428                 return false;
5429
5430         zone = page_zone(page);
5431         pfn = page_to_pfn(page);
5432         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5433                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5434                 return false;
5435
5436         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5437 }
5438
5439 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5440 {
5441         struct zone *zone;
5442         unsigned long flags, pfn;
5443         struct memory_isolate_notify arg;
5444         int notifier_ret;
5445         int ret = -EBUSY;
5446
5447         zone = page_zone(page);
5448
5449         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5450
5451         pfn = page_to_pfn(page);
5452         arg.start_pfn = pfn;
5453         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5454         arg.pages_found = 0;
5455
5456         /*
5457          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5458          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5459          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5460          * number of pages in a range that are held by the balloon
5461          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5462          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5463          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5464          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5465          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5466          */
5467         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5468         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5469         if (notifier_ret)
5470                 goto out;
5471         /*
5472          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5473          * We just check MOVABLE pages.
5474          */
5475         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5476                 ret = 0;
5477
5478         /*
5479          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5480          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5481          */
5482
5483 out:
5484         if (!ret) {
5485                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5486                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5487         }
5488
5489         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5490         if (!ret)
5491                 drain_all_pages();
5492         return ret;
5493 }
5494
5495 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5496 {
5497         struct zone *zone;
5498         unsigned long flags;
5499         zone = page_zone(page);
5500         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5501         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5502                 goto out;
5503         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5504         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5505 out:
5506         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5507 }
5508
5509 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5510 /*
5511  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5512  */
5513 void
5514 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5515 {
5516         struct page *page;
5517         struct zone *zone;
5518         int order, i;
5519         unsigned long pfn;
5520         unsigned long flags;
5521         /* find the first valid pfn */
5522         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5523                 if (pfn_valid(pfn))
5524                         break;
5525         if (pfn == end_pfn)
5526                 return;
5527         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5528         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5529         pfn = start_pfn;
5530         while (pfn < end_pfn) {
5531                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5532                         pfn++;
5533                         continue;
5534                 }
5535                 page = pfn_to_page(pfn);
5536                 BUG_ON(page_count(page));
5537                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5538                 order = page_order(page);
5539 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5540                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5541                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5542 #endif
5543                 list_del(&page->lru);
5544                 rmv_page_order(page);
5545                 zone->free_area[order].nr_free--;
5546                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5547                                       - (1UL << order));
5548                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5549                         SetPageReserved((page+i));
5550                 pfn += (1 << order);
5551         }
5552         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5553 }
5554 #endif
5555
5556 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5557 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5558 {
5559         struct zone *zone = page_zone(page);
5560         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5561         unsigned long flags;
5562         int order;
5563
5564         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5565         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5566                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5567
5568                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5569                         break;
5570         }
5571         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5572
5573         return order < MAX_ORDER;
5574 }
5575 #endif
5576
5577 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5578         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5579         {1UL << PG_error,               "error"         },
5580         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5581         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5582         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5583         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5584         {1UL << PG_active,              "active"        },
5585         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5586         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5587         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5588         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5589         {1UL << PG_private,             "private"       },
5590         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5591         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5592 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5593         {1UL << PG_head,                "head"          },
5594         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5595 #else
5596         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5597 #endif
5598         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5599         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5600         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5601         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5602         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5603 #ifdef CONFIG_MMU
5604         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5605 #endif
5606 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5607         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5608 #endif
5609 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5610         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5611 #endif
5612         {-1UL,                          NULL            },
5613 };
5614
5615 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5616 {
5617         const char *delim = "";
5618         unsigned long mask;
5619         int i;
5620
5621         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5622
5623         /* remove zone id */
5624         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5625
5626         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5627
5628                 mask = pageflag_names[i].mask;
5629                 if ((flags & mask) != mask)
5630                         continue;
5631
5632                 flags &= ~mask;
5633                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5634                 delim = "|";
5635         }
5636
5637         /* check for left over flags */
5638         if (flags)
5639                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5640
5641         printk(")\n");
5642 }
5643
5644 void dump_page(struct page *page)
5645 {
5646         printk(KERN_ALERT
5647                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5648                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5649                 page->mapping, page->index);
5650         dump_page_flags(page->flags);
5651         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5652 }