thp: optimize away unnecessary page table locking
[linux-3.10.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, order)) {
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                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2016                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2017                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2018                         return page;
2019                 }
2020
2021                 /*
2022                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2023                  * The most likely reason is that pages exist,
2024                  * but not enough to satisfy watermarks.
2025                  */
2026                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2027
2028                 /*
2029                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2030                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2031                  */
2032                 if (sync_migration)
2033                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2034
2035                 cond_resched();
2036         }
2037
2038         return NULL;
2039 }
2040 #else
2041 static inline struct page *
2042 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2043         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2044         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2045         int migratetype, bool sync_migration,
2046         bool *deferred_compaction,
2047         unsigned long *did_some_progress)
2048 {
2049         return NULL;
2050 }
2051 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2052
2053 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2054 static inline struct page *
2055 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2056         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2057         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2058         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2059 {
2060         struct page *page = NULL;
2061         struct reclaim_state reclaim_state;
2062         bool drained = false;
2063
2064         cond_resched();
2065
2066         /* We now go into synchronous reclaim */
2067         cpuset_memory_pressure_bump();
2068         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2069         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2070         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2071         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2072
2073         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2074
2075         current->reclaim_state = NULL;
2076         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2077         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2078
2079         cond_resched();
2080
2081         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2082                 return NULL;
2083
2084         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2085         if (NUMA_BUILD)
2086                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2087
2088 retry:
2089         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2090                                         zonelist, high_zoneidx,
2091                                         alloc_flags, preferred_zone,
2092                                         migratetype);
2093
2094         /*
2095          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2096          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2097          */
2098         if (!page && !drained) {
2099                 drain_all_pages();
2100                 drained = true;
2101                 goto retry;
2102         }
2103
2104         return page;
2105 }
2106
2107 /*
2108  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2109  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2110  */
2111 static inline struct page *
2112 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2113         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2114         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2115         int migratetype)
2116 {
2117         struct page *page;
2118
2119         do {
2120                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2121                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2122                         preferred_zone, migratetype);
2123
2124                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2125                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2126         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2127
2128         return page;
2129 }
2130
2131 static inline
2132 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2133                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2134                                                 enum zone_type classzone_idx)
2135 {
2136         struct zoneref *z;
2137         struct zone *zone;
2138
2139         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2140                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2141 }
2142
2143 static inline int
2144 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2145 {
2146         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2147         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2148
2149         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2150         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2151
2152         /*
2153          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2154          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2155          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2156          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2157          */
2158         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2159
2160         if (!wait) {
2161                 /*
2162                  * Not worth trying to allocate harder for
2163                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2164                  */
2165                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2166                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2167                 /*
2168                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2169                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2170                  */
2171                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2172         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2173                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2174
2175         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2176                 if (!in_interrupt() &&
2177                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2178                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2179                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2180         }
2181
2182         return alloc_flags;
2183 }
2184
2185 static inline struct page *
2186 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2187         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2188         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2189         int migratetype)
2190 {
2191         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2192         struct page *page = NULL;
2193         int alloc_flags;
2194         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2195         unsigned long did_some_progress;
2196         bool sync_migration = false;
2197         bool deferred_compaction = false;
2198
2199         /*
2200          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2201          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2202          * be using allocators in order of preference for an area that is
2203          * too large.
2204          */
2205         if (order >= MAX_ORDER) {
2206                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2207                 return NULL;
2208         }
2209
2210         /*
2211          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2212          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2213          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2214          * using a larger set of nodes after it has established that the
2215          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2216          * over allocated.
2217          */
2218         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2219                 goto nopage;
2220
2221 restart:
2222         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2223                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2224                                                 zone_idx(preferred_zone));
2225
2226         /*
2227          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2228          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2229          * to how we want to proceed.
2230          */
2231         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2232
2233         /*
2234          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2235          * cpusets.
2236          */
2237         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2238                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2239                                         &preferred_zone);
2240
2241 rebalance:
2242         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2243         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2244                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2245                         preferred_zone, migratetype);
2246         if (page)
2247                 goto got_pg;
2248
2249         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2250         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2251                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2252                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2253                                 preferred_zone, migratetype);
2254                 if (page)
2255                         goto got_pg;
2256         }
2257
2258         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2259         if (!wait)
2260                 goto nopage;
2261
2262         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2263         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2264                 goto nopage;
2265
2266         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2267         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2268                 goto nopage;
2269
2270         /*
2271          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2272          * attempts after direct reclaim are synchronous
2273          */
2274         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2275                                         zonelist, high_zoneidx,
2276                                         nodemask,
2277                                         alloc_flags, preferred_zone,
2278                                         migratetype, sync_migration,
2279                                         &deferred_compaction,
2280                                         &did_some_progress);
2281         if (page)
2282                 goto got_pg;
2283         sync_migration = true;
2284
2285         /*
2286          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2287          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2288          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2289          * allocation now instead of entering direct reclaim
2290          */
2291         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2292                 goto nopage;
2293
2294         /* Try direct reclaim and then allocating */
2295         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2296                                         zonelist, high_zoneidx,
2297                                         nodemask,
2298                                         alloc_flags, preferred_zone,
2299                                         migratetype, &did_some_progress);
2300         if (page)
2301                 goto got_pg;
2302
2303         /*
2304          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2305          * running out of options and have to consider going OOM
2306          */
2307         if (!did_some_progress) {
2308                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2309                         if (oom_killer_disabled)
2310                                 goto nopage;
2311                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2312                                         zonelist, high_zoneidx,
2313                                         nodemask, preferred_zone,
2314                                         migratetype);
2315                         if (page)
2316                                 goto got_pg;
2317
2318                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2319                                 /*
2320                                  * The oom killer is not called for high-order
2321                                  * allocations that may fail, so if no progress
2322                                  * is being made, there are no other options and
2323                                  * retrying is unlikely to help.
2324                                  */
2325                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2326                                         goto nopage;
2327                                 /*
2328                                  * The oom killer is not called for lowmem
2329                                  * allocations to prevent needlessly killing
2330                                  * innocent tasks.
2331                                  */
2332                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2333                                         goto nopage;
2334                         }
2335
2336                         goto restart;
2337                 }
2338         }
2339
2340         /* Check if we should retry the allocation */
2341         pages_reclaimed += did_some_progress;
2342         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2343                                                 pages_reclaimed)) {
2344                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2345                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2346                 goto rebalance;
2347         } else {
2348                 /*
2349                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2350                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2351                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2352                  */
2353                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2354                                         zonelist, high_zoneidx,
2355                                         nodemask,
2356                                         alloc_flags, preferred_zone,
2357                                         migratetype, sync_migration,
2358                                         &deferred_compaction,
2359                                         &did_some_progress);
2360                 if (page)
2361                         goto got_pg;
2362         }
2363
2364 nopage:
2365         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2366         return page;
2367 got_pg:
2368         if (kmemcheck_enabled)
2369                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2370         return page;
2371
2372 }
2373
2374 /*
2375  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2376  */
2377 struct page *
2378 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2379                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2380 {
2381         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2382         struct zone *preferred_zone;
2383         struct page *page;
2384         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2385
2386         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2387
2388         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2389
2390         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2391
2392         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2393                 return NULL;
2394
2395         /*
2396          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2397          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2398          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2399          */
2400         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2401                 return NULL;
2402
2403         get_mems_allowed();
2404         /* The preferred zone is used for statistics later */
2405         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2406                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2407                                 &preferred_zone);
2408         if (!preferred_zone) {
2409                 put_mems_allowed();
2410                 return NULL;
2411         }
2412
2413         /* First allocation attempt */
2414         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2415                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2416                         preferred_zone, migratetype);
2417         if (unlikely(!page))
2418                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2419                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2420                                 preferred_zone, migratetype);
2421         put_mems_allowed();
2422
2423         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2424         return page;
2425 }
2426 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2427
2428 /*
2429  * Common helper functions.
2430  */
2431 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2432 {
2433         struct page *page;
2434
2435         /*
2436          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2437          * a highmem page
2438          */
2439         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2440
2441         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2442         if (!page)
2443                 return 0;
2444         return (unsigned long) page_address(page);
2445 }
2446 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2447
2448 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2449 {
2450         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2451 }
2452 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2453
2454 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2455 {
2456         if (put_page_testzero(page)) {
2457                 if (order == 0)
2458                         free_hot_cold_page(page, 0);
2459                 else
2460                         __free_pages_ok(page, order);
2461         }
2462 }
2463
2464 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2465
2466 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2467 {
2468         if (addr != 0) {
2469                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2470                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2471         }
2472 }
2473
2474 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2475
2476 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2477 {
2478         if (addr) {
2479                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2480                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2481
2482                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2483                 while (used < alloc_end) {
2484                         free_page(used);
2485                         used += PAGE_SIZE;
2486                 }
2487         }
2488         return (void *)addr;
2489 }
2490
2491 /**
2492  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2493  * @size: the number of bytes to allocate
2494  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2495  *
2496  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2497  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2498  * allocate memory in power-of-two pages.
2499  *
2500  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2501  *
2502  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2503  */
2504 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2505 {
2506         unsigned int order = get_order(size);
2507         unsigned long addr;
2508
2509         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2510         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2511 }
2512 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2513
2514 /**
2515  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2516  *                         pages on a node.
2517  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2518  * @size: the number of bytes to allocate
2519  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2520  *
2521  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2522  * back.
2523  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2524  * but is not exact.
2525  */
2526 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2527 {
2528         unsigned order = get_order(size);
2529         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2530         if (!p)
2531                 return NULL;
2532         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2533 }
2534 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2535
2536 /**
2537  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2538  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2539  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2540  *
2541  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2542  */
2543 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2544 {
2545         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2546         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2547
2548         while (addr < end) {
2549                 free_page(addr);
2550                 addr += PAGE_SIZE;
2551         }
2552 }
2553 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2554
2555 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2556 {
2557         struct zoneref *z;
2558         struct zone *zone;
2559
2560         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2561         unsigned int sum = 0;
2562
2563         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2564
2565         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2566                 unsigned long size = zone->present_pages;
2567                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2568                 if (size > high)
2569                         sum += size - high;
2570         }
2571
2572         return sum;
2573 }
2574
2575 /*
2576  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2577  */
2578 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2579 {
2580         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2581 }
2582 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2583
2584 /*
2585  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2586  */
2587 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2588 {
2589         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2590 }
2591
2592 static inline void show_node(struct zone *zone)
2593 {
2594         if (NUMA_BUILD)
2595                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2596 }
2597
2598 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2599 {
2600         val->totalram = totalram_pages;
2601         val->sharedram = 0;
2602         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2603         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2604         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2605         val->freehigh = nr_free_highpages();
2606         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2607 }
2608
2609 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2610
2611 #ifdef CONFIG_NUMA
2612 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2613 {
2614         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2615
2616         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2617         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2618 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2619         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2620         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2621                         NR_FREE_PAGES);
2622 #else
2623         val->totalhigh = 0;
2624         val->freehigh = 0;
2625 #endif
2626         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2627 }
2628 #endif
2629
2630 /*
2631  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2632  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2633  */
2634 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2635 {
2636         bool ret = false;
2637
2638         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2639                 goto out;
2640
2641         get_mems_allowed();
2642         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2643         put_mems_allowed();
2644 out:
2645         return ret;
2646 }
2647
2648 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2649
2650 /*
2651  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2652  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2653  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2654  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2655  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2656  */
2657 void show_free_areas(unsigned int filter)
2658 {
2659         int cpu;
2660         struct zone *zone;
2661
2662         for_each_populated_zone(zone) {
2663                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2664                         continue;
2665                 show_node(zone);
2666                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2667
2668                 for_each_online_cpu(cpu) {
2669                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2670
2671                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2672
2673                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2674                                cpu, pageset->pcp.high,
2675                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2676                 }
2677         }
2678
2679         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2680                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2681                 " unevictable:%lu"
2682                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2683                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2684                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2685                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2686                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2687                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2688                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2689                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2690                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2691                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2692                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2693                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2694                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2695                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2696                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2697                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2698                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2699                 global_page_state(NR_SHMEM),
2700                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2701                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2702
2703         for_each_populated_zone(zone) {
2704                 int i;
2705
2706                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2707                         continue;
2708                 show_node(zone);
2709                 printk("%s"
2710                         " free:%lukB"
2711                         " min:%lukB"
2712                         " low:%lukB"
2713                         " high:%lukB"
2714                         " active_anon:%lukB"
2715                         " inactive_anon:%lukB"
2716                         " active_file:%lukB"
2717                         " inactive_file:%lukB"
2718                         " unevictable:%lukB"
2719                         " isolated(anon):%lukB"
2720                         " isolated(file):%lukB"
2721                         " present:%lukB"
2722                         " mlocked:%lukB"
2723                         " dirty:%lukB"
2724                         " writeback:%lukB"
2725                         " mapped:%lukB"
2726                         " shmem:%lukB"
2727                         " slab_reclaimable:%lukB"
2728                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2729                         " kernel_stack:%lukB"
2730                         " pagetables:%lukB"
2731                         " unstable:%lukB"
2732                         " bounce:%lukB"
2733                         " writeback_tmp:%lukB"
2734                         " pages_scanned:%lu"
2735                         " all_unreclaimable? %s"
2736                         "\n",
2737                         zone->name,
2738                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2739                         K(min_wmark_pages(zone)),
2740                         K(low_wmark_pages(zone)),
2741                         K(high_wmark_pages(zone)),
2742                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2743                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2744                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2745                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2746                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2747                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2748                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2749                         K(zone->present_pages),
2750                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2751                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2752                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2753                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2754                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2755                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2756                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2757                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2758                                 THREAD_SIZE / 1024,
2759                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2760                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2761                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2762                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2763                         zone->pages_scanned,
2764                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2765                         );
2766                 printk("lowmem_reserve[]:");
2767                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2768                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2769                 printk("\n");
2770         }
2771
2772         for_each_populated_zone(zone) {
2773                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2774
2775                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2776                         continue;
2777                 show_node(zone);
2778                 printk("%s: ", zone->name);
2779
2780                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2781                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2782                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2783                         total += nr[order] << order;
2784                 }
2785                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2786                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2787                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2788                 printk("= %lukB\n", K(total));
2789         }
2790
2791         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2792
2793         show_swap_cache_info();
2794 }
2795
2796 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2797 {
2798         zoneref->zone = zone;
2799         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2800 }
2801
2802 /*
2803  * Builds allocation fallback zone lists.
2804  *
2805  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2806  */
2807 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2808                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2809 {
2810         struct zone *zone;
2811
2812         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2813         zone_type++;
2814
2815         do {
2816                 zone_type--;
2817                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2818                 if (populated_zone(zone)) {
2819                         zoneref_set_zone(zone,
2820                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2821                         check_highest_zone(zone_type);
2822                 }
2823
2824         } while (zone_type);
2825         return nr_zones;
2826 }
2827
2828
2829 /*
2830  *  zonelist_order:
2831  *  0 = automatic detection of better ordering.
2832  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2833  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2834  *
2835  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2836  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2837  */
2838 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2839 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2840 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2841
2842 /* zonelist order in the kernel.
2843  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2844  */
2845 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2846 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2847
2848
2849 #ifdef CONFIG_NUMA
2850 /* The value user specified ....changed by config */
2851 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2852 /* string for sysctl */
2853 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2854 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2855
2856 /*
2857  * interface for configure zonelist ordering.
2858  * command line option "numa_zonelist_order"
2859  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2860  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2861  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2862  */
2863
2864 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2865 {
2866         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2867                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2868         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2869                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2870         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2871                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2872         } else {
2873                 printk(KERN_WARNING
2874                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2875                         "%s\n", s);
2876                 return -EINVAL;
2877         }
2878         return 0;
2879 }
2880
2881 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2882 {
2883         int ret;
2884
2885         if (!s)
2886                 return 0;
2887
2888         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2889         if (ret == 0)
2890                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2891
2892         return ret;
2893 }
2894 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2895
2896 /*
2897  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2898  */
2899 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2900                 void __user *buffer, size_t *length,
2901                 loff_t *ppos)
2902 {
2903         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2904         int ret;
2905         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2906
2907         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2908         if (write)
2909                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2910         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2911         if (ret)
2912                 goto out;
2913         if (write) {
2914                 int oldval = user_zonelist_order;
2915                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2916                         /*
2917                          * bogus value.  restore saved string
2918                          */
2919                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2920                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2921                         user_zonelist_order = oldval;
2922                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2923                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2924                         build_all_zonelists(NULL);
2925                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2926                 }
2927         }
2928 out:
2929         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2930         return ret;
2931 }
2932
2933
2934 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2935 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2936
2937 /**
2938  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2939  * @node: node whose fallback list we're appending
2940  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2941  *
2942  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2943  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2944  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2945  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2946  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2947  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2948  * on them otherwise.
2949  * It returns -1 if no node is found.
2950  */
2951 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2952 {
2953         int n, val;
2954         int min_val = INT_MAX;
2955         int best_node = -1;
2956         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2957
2958         /* Use the local node if we haven't already */
2959         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2960                 node_set(node, *used_node_mask);
2961                 return node;
2962         }
2963
2964         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2965
2966                 /* Don't want a node to appear more than once */
2967                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2968                         continue;
2969
2970                 /* Use the distance array to find the distance */
2971                 val = node_distance(node, n);
2972
2973                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2974                 val += (n < node);
2975
2976                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2977                 tmp = cpumask_of_node(n);
2978                 if (!cpumask_empty(tmp))
2979                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2980
2981                 /* Slight preference for less loaded node */
2982                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2983                 val += node_load[n];
2984
2985                 if (val < min_val) {
2986                         min_val = val;
2987                         best_node = n;
2988                 }
2989         }
2990
2991         if (best_node >= 0)
2992                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2993
2994         return best_node;
2995 }
2996
2997
2998 /*
2999  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3000  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3001  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3002  */
3003 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3004 {
3005         int j;
3006         struct zonelist *zonelist;
3007
3008         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3009         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3010                 ;
3011         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3012                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3013         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3014         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3015 }
3016
3017 /*
3018  * Build gfp_thisnode zonelists
3019  */
3020 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3021 {
3022         int j;
3023         struct zonelist *zonelist;
3024
3025         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3026         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3027         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3028         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3029 }
3030
3031 /*
3032  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3033  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3034  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3035  * may still exist in local DMA zone.
3036  */
3037 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3038
3039 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3040 {
3041         int pos, j, node;
3042         int zone_type;          /* needs to be signed */
3043         struct zone *z;
3044         struct zonelist *zonelist;
3045
3046         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3047         pos = 0;
3048         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3049                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3050                         node = node_order[j];
3051                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3052                         if (populated_zone(z)) {
3053                                 zoneref_set_zone(z,
3054                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3055                                 check_highest_zone(zone_type);
3056                         }
3057                 }
3058         }
3059         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3060         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3061 }
3062
3063 static int default_zonelist_order(void)
3064 {
3065         int nid, zone_type;
3066         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3067         struct zone *z;
3068         int average_size;
3069         /*
3070          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3071          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3072          * into OOM very easily.
3073          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3074          */
3075         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3076         low_kmem_size = 0;
3077         total_size = 0;
3078         for_each_online_node(nid) {
3079                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3080                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3081                         if (populated_zone(z)) {
3082                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3083                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3084                                 total_size += z->present_pages;
3085                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3086                                 /*
3087                                  * If any node has only lowmem, then node order
3088                                  * is preferred to allow kernel allocations
3089                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3090                                  * on other nodes when there is an abundance of
3091                                  * lowmem available to allocate from.
3092                                  */
3093                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3094                         }
3095                 }
3096         }
3097         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3098             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3099                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3100         /*
3101          * look into each node's config.
3102          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3103          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3104          */
3105         average_size = total_size /
3106                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3107         for_each_online_node(nid) {
3108                 low_kmem_size = 0;
3109                 total_size = 0;
3110                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3111                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3112                         if (populated_zone(z)) {
3113                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3114                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3115                                 total_size += z->present_pages;
3116                         }
3117                 }
3118                 if (low_kmem_size &&
3119                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3120                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3121                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3122         }
3123         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3124 }
3125
3126 static void set_zonelist_order(void)
3127 {
3128         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3129                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3130         else
3131                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3132 }
3133
3134 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3135 {
3136         int j, node, load;
3137         enum zone_type i;
3138         nodemask_t used_mask;
3139         int local_node, prev_node;
3140         struct zonelist *zonelist;
3141         int order = current_zonelist_order;
3142
3143         /* initialize zonelists */
3144         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3145                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3146                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3147                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3148         }
3149
3150         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3151         local_node = pgdat->node_id;
3152         load = nr_online_nodes;
3153         prev_node = local_node;
3154         nodes_clear(used_mask);
3155
3156         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3157         j = 0;
3158
3159         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3160                 int distance = node_distance(local_node, node);
3161
3162                 /*
3163                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3164                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3165                  */
3166                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3167                         zone_reclaim_mode = 1;
3168
3169                 /*
3170                  * We don't want to pressure a particular node.
3171                  * So adding penalty to the first node in same
3172                  * distance group to make it round-robin.
3173                  */
3174                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3175                         node_load[node] = load;
3176
3177                 prev_node = node;
3178                 load--;
3179                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3180                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3181                 else
3182                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3183         }
3184
3185         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3186                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3187                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3188         }
3189
3190         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3191 }
3192
3193 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3194 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3195 {
3196         struct zonelist *zonelist;
3197         struct zonelist_cache *zlc;
3198         struct zoneref *z;
3199
3200         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3201         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3202         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3203         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3204                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3205 }
3206
3207 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3208 /*
3209  * Return node id of node used for "local" allocations.
3210  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3211  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3212  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3213  */
3214 int local_memory_node(int node)
3215 {
3216         struct zone *zone;
3217
3218         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3219                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3220                                    NULL,
3221                                    &zone);
3222         return zone->node;
3223 }
3224 #endif
3225
3226 #else   /* CONFIG_NUMA */
3227
3228 static void set_zonelist_order(void)
3229 {
3230         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3231 }
3232
3233 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3234 {
3235         int node, local_node;
3236         enum zone_type j;
3237         struct zonelist *zonelist;
3238
3239         local_node = pgdat->node_id;
3240
3241         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3242         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3243
3244         /*
3245          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3246          * of all the other nodes.
3247          * We don't want to pressure a particular node, so when
3248          * building the zones for node N, we make sure that the
3249          * zones coming right after the local ones are those from
3250          * node N+1 (modulo N)
3251          */
3252         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3253                 if (!node_online(node))
3254                         continue;
3255                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3256                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3257         }
3258         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3259                 if (!node_online(node))
3260                         continue;
3261                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3262                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3263         }
3264
3265         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3266         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3267 }
3268
3269 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3270 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3271 {
3272         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3273 }
3274
3275 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3276
3277 /*
3278  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3279  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3280  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3281  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3282  * with interrupts disabled.
3283  *
3284  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3285  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3286  * hotplugged processors.
3287  *
3288  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3289  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3290  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3291  */
3292 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3293 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3294 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3295
3296 /*
3297  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3298  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3299  */
3300 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3301
3302 /* return values int ....just for stop_machine() */
3303 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3304 {
3305         int nid;
3306         int cpu;
3307
3308 #ifdef CONFIG_NUMA
3309         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3310 #endif
3311         for_each_online_node(nid) {
3312                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3313
3314                 build_zonelists(pgdat);
3315                 build_zonelist_cache(pgdat);
3316         }
3317
3318         /*
3319          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3320          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3321          * each zone will be allocated later when the per cpu
3322          * allocator is available.
3323          *
3324          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3325          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3326          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3327          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3328          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3329          * (a chicken-egg dilemma).
3330          */
3331         for_each_possible_cpu(cpu) {
3332                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3333
3334 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3335                 /*
3336                  * We now know the "local memory node" for each node--
3337                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3338                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3339                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3340                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3341                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3342                  */
3343                 if (cpu_online(cpu))
3344                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3345 #endif
3346         }
3347
3348         return 0;
3349 }
3350
3351 /*
3352  * Called with zonelists_mutex held always
3353  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3354  */
3355 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3356 {
3357         set_zonelist_order();
3358
3359         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3360                 __build_all_zonelists(NULL);
3361                 mminit_verify_zonelist();
3362                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3363         } else {
3364                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3365                    of zonelist */
3366 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3367                 if (data)
3368                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3369 #endif
3370                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3371                 /* cpuset refresh routine should be here */
3372         }
3373         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3374         /*
3375          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3376          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3377          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3378          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3379          * disabled and enable it later
3380          */
3381         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3382                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3383         else
3384                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3385
3386         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3387                 "Total pages: %ld\n",
3388                         nr_online_nodes,
3389                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3390                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3391                         vm_total_pages);
3392 #ifdef CONFIG_NUMA
3393         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3394 #endif
3395 }
3396
3397 /*
3398  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3399  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3400  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3401  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3402  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3403  * conservative, even though it seems large.
3404  *
3405  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3406  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3407  */
3408 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3409
3410 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3411 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3412 {
3413         unsigned long size = 1;
3414
3415         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3416
3417         while (size < pages)
3418                 size <<= 1;
3419
3420         /*
3421          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3422          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3423          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3424          */
3425         size = min(size, 4096UL);
3426
3427         return max(size, 4UL);
3428 }
3429 #else
3430 /*
3431  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3432  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3433  *
3434  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3435  *
3436  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3437  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3438  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3439  *
3440  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3441  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3442  *
3443  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3444  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3445  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3446  */
3447 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3448 {
3449         return 4096UL;
3450 }
3451 #endif
3452
3453 /*
3454  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3455  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3456  * hash function before the remainder is taken.
3457  */
3458 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3459 {
3460         return ffz(~size);
3461 }
3462
3463 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3464
3465 /*
3466  * Check if a pageblock contains reserved pages
3467  */
3468 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3469 {
3470         unsigned long pfn;
3471
3472         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3473                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3474                         return 1;
3475         }
3476         return 0;
3477 }
3478
3479 /*
3480  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3481  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3482  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3483  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3484  * blocks as reclaim kicks in
3485  */
3486 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3487 {
3488         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3489         struct page *page;
3490         unsigned long block_migratetype;
3491         int reserve;
3492
3493         /*
3494          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3495          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3496          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3497          * the block.
3498          */
3499         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3500         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3501         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3502         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3503                                                         pageblock_order;
3504
3505         /*
3506          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3507          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3508          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3509          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3510          * future allocation of hugepages at runtime.
3511          */
3512         reserve = min(2, reserve);
3513
3514         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3515                 if (!pfn_valid(pfn))
3516                         continue;
3517                 page = pfn_to_page(pfn);
3518
3519                 /* Watch out for overlapping nodes */
3520                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3521                         continue;
3522
3523                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3524
3525                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3526                 if (reserve > 0) {
3527                         /*
3528                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3529                          * them.
3530                          */
3531                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3532                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3533                                 continue;
3534
3535                         /* If this block is reserved, account for it */
3536                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3537                                 reserve--;
3538                                 continue;
3539                         }
3540
3541                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3542                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3543                                 set_pageblock_migratetype(page,
3544                                                         MIGRATE_RESERVE);
3545                                 move_freepages_block(zone, page,
3546                                                         MIGRATE_RESERVE);
3547                                 reserve--;
3548                                 continue;
3549                         }
3550                 }
3551
3552                 /*
3553                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3554                  * take it back
3555                  */
3556                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3557                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3558                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3559                 }
3560         }
3561 }
3562
3563 /*
3564  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3565  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3566  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3567  */
3568 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3569                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3570 {
3571         struct page *page;
3572         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3573         unsigned long pfn;
3574         struct zone *z;
3575
3576         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3577                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3578
3579         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3580         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3581                 /*
3582                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3583                  * handed to this function.  They do not
3584                  * exist on hotplugged memory.
3585                  */
3586                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3587                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3588                                 continue;
3589                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3590                                 continue;
3591                 }
3592                 page = pfn_to_page(pfn);
3593                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3594                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3595                 init_page_count(page);
3596                 reset_page_mapcount(page);
3597                 SetPageReserved(page);
3598                 /*
3599                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3600                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3601                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3602                  * the address space during boot when many long-lived
3603                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3604                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3605                  * setup_zone_migrate_reserve()
3606                  *
3607                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3608                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3609                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3610                  * pfn out of zone.
3611                  */
3612                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3613                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3614                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3615                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3616
3617                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3618 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3619                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3620                 if (!is_highmem_idx(zone))
3621                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3622 #endif
3623         }
3624 }
3625
3626 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3627 {
3628         int order, t;
3629         for_each_migratetype_order(order, t) {
3630                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3631                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3632         }
3633 }
3634
3635 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3636 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3637         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3638 #endif
3639
3640 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3641 {
3642 #ifdef CONFIG_MMU
3643         int batch;
3644
3645         /*
3646          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3647          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3648          *
3649          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3650          */
3651         batch = zone->present_pages / 1024;
3652         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3653                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3654         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3655         if (batch < 1)
3656                 batch = 1;
3657
3658         /*
3659          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3660          * of 2 value was found to be more likely to have
3661          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3662          *
3663          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3664          * batches of pages, one task can end up with a lot
3665          * of pages of one half of the possible page colors
3666          * and the other with pages of the other colors.
3667          */
3668         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3669
3670         return batch;
3671
3672 #else
3673         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3674          * conditions.
3675          *
3676          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3677          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3678          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3679          *
3680          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3681          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3682          * can be a significant delay between the individual batches being
3683          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3684          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3685          */
3686         return 0;
3687 #endif
3688 }
3689
3690 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3691 {
3692         struct per_cpu_pages *pcp;
3693         int migratetype;
3694
3695         memset(p, 0, sizeof(*p));
3696
3697         pcp = &p->pcp;
3698         pcp->count = 0;
3699         pcp->high = 6 * batch;
3700         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3701         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3702                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3703 }
3704
3705 /*
3706  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3707  * to the value high for the pageset p.
3708  */
3709
3710 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3711                                 unsigned long high)
3712 {
3713         struct per_cpu_pages *pcp;
3714
3715         pcp = &p->pcp;
3716         pcp->high = high;
3717         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3718         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3719                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3720 }
3721
3722 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3723 {
3724         int cpu;
3725
3726         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3727
3728         for_each_possible_cpu(cpu) {
3729                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3730
3731                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3732
3733                 if (percpu_pagelist_fraction)
3734                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3735                                 (zone->present_pages /
3736                                         percpu_pagelist_fraction));
3737         }
3738 }
3739
3740 /*
3741  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3742  * Before this call only boot pagesets were available.
3743  */
3744 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3745 {
3746         struct zone *zone;
3747
3748         for_each_populated_zone(zone)
3749                 setup_zone_pageset(zone);
3750 }
3751
3752 static noinline __init_refok
3753 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3754 {
3755         int i;
3756         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3757         size_t alloc_size;
3758
3759         /*
3760          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3761          * per zone.
3762          */
3763         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3764                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3765         zone->wait_table_bits =
3766                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3767         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3768                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3769
3770         if (!slab_is_available()) {
3771                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3772                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3773         } else {
3774                 /*
3775                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3776                  * via memory hot-add.
3777                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3778                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3779                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3780                  * node itself as well.
3781                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3782                  * necessary.
3783                  */
3784                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3785         }
3786         if (!zone->wait_table)
3787                 return -ENOMEM;
3788
3789         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3790                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3791
3792         return 0;
3793 }
3794
3795 static int __zone_pcp_update(void *data)
3796 {
3797         struct zone *zone = data;
3798         int cpu;
3799         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3800
3801         for_each_possible_cpu(cpu) {
3802                 struct per_cpu_pageset *pset;
3803                 struct per_cpu_pages *pcp;
3804
3805                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3806                 pcp = &pset->pcp;
3807
3808                 local_irq_save(flags);
3809                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3810                 setup_pageset(pset, batch);
3811                 local_irq_restore(flags);
3812         }
3813         return 0;
3814 }
3815
3816 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3817 {
3818         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3819 }
3820
3821 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3822 {
3823         /*
3824          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3825          * relies on the ability of the linker to provide the
3826          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3827          */
3828         zone->pageset = &boot_pageset;
3829
3830         if (zone->present_pages)
3831                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3832                         zone->name, zone->present_pages,
3833                                          zone_batchsize(zone));
3834 }
3835
3836 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3837                                         unsigned long zone_start_pfn,
3838                                         unsigned long size,
3839                                         enum memmap_context context)
3840 {
3841         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3842         int ret;
3843         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3844         if (ret)
3845                 return ret;
3846         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3847
3848         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3849
3850         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3851                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3852                         pgdat->node_id,
3853                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3854                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3855
3856         zone_init_free_lists(zone);
3857
3858         return 0;
3859 }
3860
3861 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3862 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3863 /*
3864  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3865  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3866  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3867  * alternative
3868  */
3869 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3870 {
3871         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3872         int i, nid;
3873
3874         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3875                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3876                         return nid;
3877         /* This is a memory hole */
3878         return -1;
3879 }
3880 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3881
3882 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3883 {
3884         int nid;
3885
3886         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3887         if (nid >= 0)
3888                 return nid;
3889         /* just returns 0 */
3890         return 0;
3891 }
3892
3893 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3894 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3895 {
3896         int nid;
3897
3898         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3899         if (nid >= 0 && nid != node)
3900                 return false;
3901         return true;
3902 }
3903 #endif
3904
3905 /**
3906  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3907  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3908  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3909  *
3910  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3911  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3912  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3913  */
3914 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
3915 {
3916         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3917         int i, this_nid;
3918
3919         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
3920                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
3921                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
3922
3923                 if (start_pfn < end_pfn)
3924                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
3925                                           PFN_PHYS(start_pfn),
3926                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
3927         }
3928 }
3929
3930 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3931                                    int nr_range, int nid)
3932 {
3933         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3934         int i;
3935
3936         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3937         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL)
3938                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start_pfn, end_pfn);
3939         return nr_range;
3940 }
3941
3942 /**
3943  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3944  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3945  *
3946  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3947  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3948  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3949  */
3950 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3951 {
3952         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3953         int i, this_nid;
3954
3955         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
3956                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
3957 }
3958
3959 /**
3960  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3961  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3962  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3963  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3964  *
3965  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3966  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3967  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3968  * PFNs will be 0.
3969  */
3970 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3971                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3972 {
3973         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
3974         int i;
3975
3976         *start_pfn = -1UL;
3977         *end_pfn = 0;
3978
3979         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
3980                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
3981                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
3982         }
3983
3984         if (*start_pfn == -1UL)
3985                 *start_pfn = 0;
3986 }
3987
3988 /*
3989  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3990  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3991  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3992  */
3993 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3994 {
3995         int zone_index;
3996         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3997                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3998                         continue;
3999
4000                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4001                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4002                         break;
4003         }
4004
4005         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4006         movable_zone = zone_index;
4007 }
4008
4009 /*
4010  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4011  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4012  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4013  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4014  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4015  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4016  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4017  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4018  */
4019 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4020                                         unsigned long zone_type,
4021                                         unsigned long node_start_pfn,
4022                                         unsigned long node_end_pfn,
4023                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4024                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4025 {
4026         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4027         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4028                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4029                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4030                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4031                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4032                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4033
4034                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4035                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4036                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4037                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4038
4039                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4040                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4041                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4042         }
4043 }
4044
4045 /*
4046  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4047  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4048  */
4049 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4050                                         unsigned long zone_type,
4051                                         unsigned long *ignored)
4052 {
4053         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4054         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4055
4056         /* Get the start and end of the node and zone */
4057         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4058         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4059         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4060         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4061                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4062                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4063
4064         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4065         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4066                 return 0;
4067
4068         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4069         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4070         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4071
4072         /* Return the spanned pages */
4073         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4074 }
4075
4076 /*
4077  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4078  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4079  */
4080 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4081                                 unsigned long range_start_pfn,
4082                                 unsigned long range_end_pfn)
4083 {
4084         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4085         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4086         int i;
4087
4088         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4089                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4090                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4091                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4092         }
4093         return nr_absent;
4094 }
4095
4096 /**
4097  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4098  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4099  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4100  *
4101  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4102  */
4103 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4104                                                         unsigned long end_pfn)
4105 {
4106         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4107 }
4108
4109 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4110 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4111                                         unsigned long zone_type,
4112                                         unsigned long *ignored)
4113 {
4114         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4115         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4116         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4117         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4118
4119         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4120         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4121         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4122
4123         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4124                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4125                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4126         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4127 }
4128
4129 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4130 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4131                                         unsigned long zone_type,
4132                                         unsigned long *zones_size)
4133 {
4134         return zones_size[zone_type];
4135 }
4136
4137 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4138                                                 unsigned long zone_type,
4139                                                 unsigned long *zholes_size)
4140 {
4141         if (!zholes_size)
4142                 return 0;
4143
4144         return zholes_size[zone_type];
4145 }
4146
4147 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4148
4149 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4150                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4151 {
4152         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4153         enum zone_type i;
4154
4155         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4156                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4157                                                                 zones_size);
4158         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4159
4160         realtotalpages = totalpages;
4161         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4162                 realtotalpages -=
4163                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4164                                                                 zholes_size);
4165         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4166         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4167                                                         realtotalpages);
4168 }
4169
4170 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4171 /*
4172  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4173  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4174  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4175  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4176  * bytes.
4177  */
4178 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4179 {
4180         unsigned long usemapsize;
4181
4182         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4183         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4184         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4185         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4186
4187         return usemapsize / 8;
4188 }
4189
4190 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4191                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4192 {
4193         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4194         zone->pageblock_flags = NULL;
4195         if (usemapsize)
4196                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4197                                                                    usemapsize);
4198 }
4199 #else
4200 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4201                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4202 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4203
4204 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4205
4206 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4207 static inline int pageblock_default_order(void)
4208 {
4209         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4210                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4211
4212         return MAX_ORDER-1;
4213 }
4214
4215 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4216 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4217 {
4218         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4219         if (pageblock_order)
4220                 return;
4221
4222         /*
4223          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4224          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4225          */
4226         pageblock_order = order;
4227 }
4228 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4229
4230 /*
4231  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4232  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4233  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4234  * pageblock_order based on the kernel config
4235  */
4236 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4237 {
4238         return MAX_ORDER-1;
4239 }
4240 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4241
4242 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4243
4244 /*
4245  * Set up the zone data structures:
4246  *   - mark all pages reserved
4247  *   - mark all memory queues empty
4248  *   - clear the memory bitmaps
4249  */
4250 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4251                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4252 {
4253         enum zone_type j;
4254         int nid = pgdat->node_id;
4255         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4256         int ret;
4257
4258         pgdat_resize_init(pgdat);
4259         pgdat->nr_zones = 0;
4260         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4261         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4262         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4263         
4264         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4265                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4266                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4267                 enum lru_list lru;
4268
4269                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4270                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4271                                                                 zholes_size);
4272
4273                 /*
4274                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4275                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4276                  * and per-cpu initialisations
4277                  */
4278                 memmap_pages =
4279                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4280                 if (realsize >= memmap_pages) {
4281                         realsize -= memmap_pages;
4282                         if (memmap_pages)
4283                                 printk(KERN_DEBUG
4284                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4285                                        zone_names[j], memmap_pages);
4286                 } else
4287                         printk(KERN_WARNING
4288                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4289                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4290
4291                 /* Account for reserved pages */
4292                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4293                         realsize -= dma_reserve;
4294                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4295                                         zone_names[0], dma_reserve);
4296                 }
4297
4298                 if (!is_highmem_idx(j))
4299                         nr_kernel_pages += realsize;
4300                 nr_all_pages += realsize;
4301
4302                 zone->spanned_pages = size;
4303                 zone->present_pages = realsize;
4304 #ifdef CONFIG_NUMA
4305                 zone->node = nid;
4306                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4307                                                 / 100;
4308                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4309 #endif
4310                 zone->name = zone_names[j];
4311                 spin_lock_init(&zone->lock);
4312                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4313                 zone_seqlock_init(zone);
4314                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4315
4316                 zone_pcp_init(zone);
4317                 for_each_lru(lru)
4318                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lruvec.lists[lru]);
4319                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4320                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4321                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4322                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4323                 zap_zone_vm_stats(zone);
4324                 zone->flags = 0;
4325                 if (!size)
4326                         continue;
4327
4328                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4329                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4330                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4331                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4332                 BUG_ON(ret);
4333                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4334                 zone_start_pfn += size;
4335         }
4336 }
4337
4338 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4339 {
4340         /* Skip empty nodes */
4341         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4342                 return;
4343
4344 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4345         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4346         if (!pgdat->node_mem_map) {
4347                 unsigned long size, start, end;
4348                 struct page *map;
4349
4350                 /*
4351                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4352                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4353                  * for the buddy allocator to function correctly.
4354                  */
4355                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4356                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4357                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4358                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4359                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4360                 if (!map)
4361                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4362                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4363         }
4364 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4365         /*
4366          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4367          */
4368         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4369                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4370 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4371                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4372                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4373 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4374         }
4375 #endif
4376 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4377 }
4378
4379 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4380                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4381 {
4382         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4383
4384         pgdat->node_id = nid;
4385         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4386         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4387
4388         alloc_node_mem_map(pgdat);
4389 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4390         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4391                 nid, (unsigned long)pgdat,
4392                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4393 #endif
4394
4395         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4396 }
4397
4398 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4399
4400 #if MAX_NUMNODES > 1
4401 /*
4402  * Figure out the number of possible node ids.
4403  */
4404 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4405 {
4406         unsigned int node;
4407         unsigned int highest = 0;
4408
4409         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4410                 highest = node;
4411         nr_node_ids = highest + 1;
4412 }
4413 #else
4414 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4415 {
4416 }
4417 #endif
4418
4419 /**
4420  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4421  *
4422  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4423  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4424  * all the nodes.
4425  *
4426  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4427  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4428  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4429  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4430  *
4431  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4432  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4433  * populated node map.
4434  *
4435  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4436  * requirement (single node).
4437  */
4438 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4439 {
4440         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4441         unsigned long start, end, mask;
4442         int last_nid = -1;
4443         int i, nid;
4444
4445         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4446                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4447                         last_nid = nid;
4448                         last_end = end;
4449                         continue;
4450                 }
4451
4452                 /*
4453                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4454                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4455                  * too coarse to separate the current node from the last.
4456                  */
4457                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4458                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4459                         mask <<= 1;
4460
4461                 /* accumulate all internode masks */
4462                 accl_mask |= mask;
4463         }
4464
4465         /* convert mask to number of pages */
4466         return ~accl_mask + 1;
4467 }
4468
4469 /* Find the lowest pfn for a node */
4470 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4471 {
4472         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4473         unsigned long start_pfn;
4474         int i;
4475
4476         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4477                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4478
4479         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4480                 printk(KERN_WARNING
4481                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4482                 return 0;
4483         }
4484
4485         return min_pfn;
4486 }
4487
4488 /**
4489  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4490  *
4491  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4492  * add_active_range().
4493  */
4494 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4495 {
4496         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4497 }
4498
4499 /*
4500  * early_calculate_totalpages()
4501  * Sum pages in active regions for movable zone.
4502  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4503  */
4504 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4505 {
4506         unsigned long totalpages = 0;
4507         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4508         int i, nid;
4509
4510         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4511                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4512
4513                 totalpages += pages;
4514                 if (pages)
4515                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4516         }
4517         return totalpages;
4518 }
4519
4520 /*
4521  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4522  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4523  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4524  * others
4525  */
4526 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4527 {
4528         int i, nid;
4529         unsigned long usable_startpfn;
4530         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4531         /* save the state before borrow the nodemask */
4532         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4533         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4534         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4535
4536         /*
4537          * If movablecore was specified, calculate what size of
4538          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4539          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4540          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4541          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4542          * what movablecore would have allowed.
4543          */
4544         if (required_movablecore) {
4545                 unsigned long corepages;
4546
4547                 /*
4548                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4549                  * was requested by the user
4550                  */
4551                 required_movablecore =
4552                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4553                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4554
4555                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4556         }
4557
4558         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4559         if (!required_kernelcore)
4560                 goto out;
4561
4562         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4563         find_usable_zone_for_movable();
4564         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4565
4566 restart:
4567         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4568         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4569         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4570                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4571
4572                 /*
4573                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4574                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4575                  * amount of memory for the kernel
4576                  */
4577                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4578                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4579
4580                 /*
4581                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4582                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4583                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4584                  */
4585                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4586
4587                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4588                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4589                         unsigned long size_pages;
4590
4591                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4592                         if (start_pfn >= end_pfn)
4593                                 continue;
4594
4595                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4596                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4597                                 unsigned long kernel_pages;
4598                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4599                                                                 - start_pfn;
4600
4601                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4602                                                         kernelcore_remaining);
4603                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4604                                                         required_kernelcore);
4605
4606                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4607                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4608
4609                                         /*
4610                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4611                                          * that if we have to rebalance
4612                                          * kernelcore across nodes, we will
4613                                          * not double account here
4614                                          */
4615                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4616                                         continue;
4617                                 }
4618                                 start_pfn = usable_startpfn;
4619                         }
4620
4621                         /*
4622                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4623                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4624                          * number of pages used as kernelcore
4625                          */
4626                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4627                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4628                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4629                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4630
4631                         /*
4632                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4633                          * break if the kernelcore for this node has been
4634                          * satisified
4635                          */
4636                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4637                                                                 size_pages);
4638                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4639                         if (!kernelcore_remaining)
4640                                 break;
4641                 }
4642         }
4643
4644         /*
4645          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4646          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4647          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4648          * satisified
4649          */
4650         usable_nodes--;
4651         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4652                 goto restart;
4653
4654         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4655         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4656                 zone_movable_pfn[nid] =
4657                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4658
4659 out:
4660         /* restore the node_state */
4661         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4662 }
4663
4664 /* Any regular memory on that node ? */
4665 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4666 {
4667 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4668         enum zone_type zone_type;
4669
4670         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4671                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4672                 if (zone->present_pages) {
4673                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4674                         break;
4675                 }
4676         }
4677 #endif
4678 }
4679
4680 /**
4681  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4682  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4683  *
4684  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4685  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4686  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4687  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4688  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4689  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4690  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4691  * at arch_max_dma_pfn.
4692  */
4693 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4694 {
4695         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4696         int i, nid;
4697
4698         /* Record where the zone boundaries are */
4699         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4700                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4701         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4702                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4703         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4704         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4705         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4706                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4707                         continue;
4708                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4709                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4710                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4711                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4712         }
4713         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4714         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4715
4716         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4717         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4718         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4719
4720         /* Print out the zone ranges */
4721         printk("Zone PFN ranges:\n");
4722         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4723                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4724                         continue;
4725                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4726                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4727                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4728                         printk("empty\n");
4729                 else
4730                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4731                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4732                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4733         }
4734
4735         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4736         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4737         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4738                 if (zone_movable_pfn[i])
4739                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4740         }
4741
4742         /* Print out the early_node_map[] */
4743         printk("Early memory PFN ranges\n");
4744         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4745                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", nid, start_pfn, end_pfn);
4746
4747         /* Initialise every node */
4748         mminit_verify_pageflags_layout();
4749         setup_nr_node_ids();
4750         for_each_online_node(nid) {
4751                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4752                 free_area_init_node(nid, NULL,
4753                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4754
4755                 /* Any memory on that node */
4756                 if (pgdat->node_present_pages)
4757                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4758                 check_for_regular_memory(pgdat);
4759         }
4760 }
4761
4762 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4763 {
4764         unsigned long long coremem;
4765         if (!p)
4766                 return -EINVAL;
4767
4768         coremem = memparse(p, &p);
4769         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4770
4771         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4772         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4773
4774         return 0;
4775 }
4776
4777 /*
4778  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4779  * cannot be reclaimed or migrated.
4780  */
4781 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4782 {
4783         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4784 }
4785
4786 /*
4787  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4788  * can be reclaimed or migrated.
4789  */
4790 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4791 {
4792         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4793 }
4794
4795 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4796 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4797
4798 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4799
4800 /**
4801  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4802  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4803  *
4804  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4805  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4806  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4807  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4808  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4809  * smaller per-cpu batchsize.
4810  */
4811 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4812 {
4813         dma_reserve = new_dma_reserve;
4814 }
4815
4816 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4817 {
4818         free_area_init_node(0, zones_size,
4819                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4820 }
4821
4822 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4823                                  unsigned long action, void *hcpu)
4824 {
4825         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4826
4827         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4828                 drain_pages(cpu);
4829
4830                 /*
4831                  * Spill the event counters of the dead processor
4832                  * into the current processors event counters.
4833                  * This artificially elevates the count of the current
4834                  * processor.
4835                  */
4836                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4837
4838                 /*
4839                  * Zero the differential counters of the dead processor
4840                  * so that the vm statistics are consistent.
4841                  *
4842                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4843                  * race with what we are doing.
4844                  */
4845                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4846         }
4847         return NOTIFY_OK;
4848 }
4849
4850 void __init page_alloc_init(void)
4851 {
4852         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4853 }
4854
4855 /*
4856  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4857  *      or min_free_kbytes changes.
4858  */
4859 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4860 {
4861         struct pglist_data *pgdat;
4862         unsigned long reserve_pages = 0;
4863         enum zone_type i, j;
4864
4865         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4866                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4867                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4868                         unsigned long max = 0;
4869
4870                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4871                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4872                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4873                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4874                         }
4875
4876                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4877                         max += high_wmark_pages(zone);
4878
4879                         if (max > zone->present_pages)
4880                                 max = zone->present_pages;
4881                         reserve_pages += max;
4882                         /*
4883                          * Lowmem reserves are not available to
4884                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
4885                          * kswapd tries to balance zones to their high
4886                          * watermark.  As a result, neither should be
4887                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
4888                          * situation where reclaim has to clean pages
4889                          * in order to balance the zones.
4890                          */
4891                         zone->dirty_balance_reserve = max;
4892                 }
4893         }
4894         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
4895         totalreserve_pages = reserve_pages;
4896 }
4897
4898 /*
4899  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4900  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4901  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4902  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4903  */
4904 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4905 {
4906         struct pglist_data *pgdat;
4907         enum zone_type j, idx;
4908
4909         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4910                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4911                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4912                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4913
4914                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4915
4916                         idx = j;
4917                         while (idx) {
4918                                 struct zone *lower_zone;
4919
4920                                 idx--;
4921
4922                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4923                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4924
4925                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4926                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4927                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4928                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4929                         }
4930                 }
4931         }
4932
4933         /* update totalreserve_pages */
4934         calculate_totalreserve_pages();
4935 }
4936
4937 /**
4938  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4939  * or when memory is hot-{added|removed}
4940  *
4941  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4942  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4943  */
4944 void setup_per_zone_wmarks(void)
4945 {
4946         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4947         unsigned long lowmem_pages = 0;
4948         struct zone *zone;
4949         unsigned long flags;
4950
4951         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4952         for_each_zone(zone) {
4953                 if (!is_highmem(zone))
4954                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4955         }
4956
4957         for_each_zone(zone) {
4958                 u64 tmp;
4959
4960                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4961                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4962                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4963                 if (is_highmem(zone)) {
4964                         /*
4965                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4966                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4967                          * value here.
4968                          *
4969                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4970                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4971                          * not be capped for highmem.
4972                          */
4973                         int min_pages;
4974
4975                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4976                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4977                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4978                         if (min_pages > 128)
4979                                 min_pages = 128;
4980                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4981                 } else {
4982                         /*
4983                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4984                          * proportionate to the zone's size.
4985                          */
4986                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4987                 }
4988
4989                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4990                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4991                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4992                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4993         }
4994
4995         /* update totalreserve_pages */
4996         calculate_totalreserve_pages();
4997 }
4998
4999 /*
5000  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5001  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5002  * to be referenced again before it is swapped out.
5003  *
5004  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5005  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5006  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5007  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5008  *
5009  * total     target    max
5010  * memory    ratio     inactive anon
5011  * -------------------------------------
5012  *   10MB       1         5MB
5013  *  100MB       1        50MB
5014  *    1GB       3       250MB
5015  *   10GB      10       0.9GB
5016  *  100GB      31         3GB
5017  *    1TB     101        10GB
5018  *   10TB     320        32GB
5019  */
5020 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5021 {
5022         unsigned int gb, ratio;
5023
5024         /* Zone size in gigabytes */
5025         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5026         if (gb)
5027                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5028         else
5029                 ratio = 1;
5030
5031         zone->inactive_ratio = ratio;
5032 }
5033
5034 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5035 {
5036         struct zone *zone;
5037
5038         for_each_zone(zone)
5039                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5040 }
5041
5042 /*
5043  * Initialise min_free_kbytes.
5044  *
5045  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5046  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5047  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5048  *
5049  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5050  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5051  *
5052  * which yields
5053  *
5054  * 16MB:        512k
5055  * 32MB:        724k
5056  * 64MB:        1024k
5057  * 128MB:       1448k
5058  * 256MB:       2048k
5059  * 512MB:       2896k
5060  * 1024MB:      4096k
5061  * 2048MB:      5792k
5062  * 4096MB:      8192k
5063  * 8192MB:      11584k
5064  * 16384MB:     16384k
5065  */
5066 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5067 {
5068         unsigned long lowmem_kbytes;
5069
5070         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5071
5072         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5073         if (min_free_kbytes < 128)
5074                 min_free_kbytes = 128;
5075         if (min_free_kbytes > 65536)
5076                 min_free_kbytes = 65536;
5077         setup_per_zone_wmarks();
5078         refresh_zone_stat_thresholds();
5079         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5080         setup_per_zone_inactive_ratio();
5081         return 0;
5082 }
5083 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5084
5085 /*
5086  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5087  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5088  *      changes.
5089  */
5090 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5091         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5092 {
5093         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5094         if (write)
5095                 setup_per_zone_wmarks();
5096         return 0;
5097 }
5098
5099 #ifdef CONFIG_NUMA
5100 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5101         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5102 {
5103         struct zone *zone;
5104         int rc;
5105
5106         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5107         if (rc)
5108                 return rc;
5109
5110         for_each_zone(zone)
5111                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5112                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5113         return 0;
5114 }
5115
5116 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5117         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5118 {
5119         struct zone *zone;
5120         int rc;
5121
5122         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5123         if (rc)
5124                 return rc;
5125
5126         for_each_zone(zone)
5127                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5128                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5129         return 0;
5130 }
5131 #endif
5132
5133 /*
5134  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5135  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5136  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5137  *
5138  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5139  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5140  * if in function of the boot time zone sizes.
5141  */
5142 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5143         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5144 {
5145         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5146         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5147         return 0;
5148 }
5149
5150 /*
5151  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5152  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5153  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5154  */
5155
5156 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5157         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5158 {
5159         struct zone *zone;
5160         unsigned int cpu;
5161         int ret;
5162
5163         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5164         if (!write || (ret == -EINVAL))
5165                 return ret;
5166         for_each_populated_zone(zone) {
5167                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5168                         unsigned long  high;
5169                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5170                         setup_pagelist_highmark(
5171                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5172                 }
5173         }
5174         return 0;
5175 }
5176
5177 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5178
5179 #ifdef CONFIG_NUMA
5180 static int __init set_hashdist(char *str)
5181 {
5182         if (!str)
5183                 return 0;
5184         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5185         return 1;
5186 }
5187 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5188 #endif
5189
5190 /*
5191  * allocate a large system hash table from bootmem
5192  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5193  *   quantity of entries
5194  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5195  */
5196 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5197                                      unsigned long bucketsize,
5198                                      unsigned long numentries,
5199                                      int scale,
5200                                      int flags,
5201                                      unsigned int *_hash_shift,
5202                                      unsigned int *_hash_mask,
5203                                      unsigned long limit)
5204 {
5205         unsigned long long max = limit;
5206         unsigned long log2qty, size;
5207         void *table = NULL;
5208
5209         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5210         if (!numentries) {
5211                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5212                 numentries = nr_kernel_pages;
5213                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5214                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5215                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5216
5217                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5218                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5219                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5220                 else
5221                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5222
5223                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5224                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5225                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5226                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5227                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5228                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5229                                 BUG_ON(!numentries);
5230                         }
5231                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5232                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5233         }
5234         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5235
5236         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5237         if (max == 0) {
5238                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5239                 do_div(max, bucketsize);
5240         }
5241         max = min(max, 0x80000000ULL);
5242
5243         if (numentries > max)
5244                 numentries = max;
5245
5246         log2qty = ilog2(numentries);
5247
5248         do {
5249                 size = bucketsize << log2qty;
5250                 if (flags & HASH_EARLY)
5251                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5252                 else if (hashdist)
5253                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5254                 else {
5255                         /*
5256                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5257                          * some pages at the end of hash table which
5258                          * alloc_pages_exact() automatically does
5259                          */
5260                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5261                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5262                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5263                         }
5264                 }
5265         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5266
5267         if (!table)
5268                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5269
5270         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5271                tablename,
5272                (1UL << log2qty),
5273                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5274                size);
5275
5276         if (_hash_shift)
5277                 *_hash_shift = log2qty;
5278         if (_hash_mask)
5279                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5280
5281         return table;
5282 }
5283
5284 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5285 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5286                                                         unsigned long pfn)
5287 {
5288 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5289         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5290 #else
5291         return zone->pageblock_flags;
5292 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5293 }
5294
5295 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5296 {
5297 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5298         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5299         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5300 #else
5301         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5302         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5303 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5304 }
5305
5306 /**
5307  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5308  * @page: The page within the block of interest
5309  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5310  * @end_bitidx: The last bit of interest
5311  * returns pageblock_bits flags
5312  */
5313 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5314                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5315 {
5316         struct zone *zone;
5317         unsigned long *bitmap;
5318         unsigned long pfn, bitidx;
5319         unsigned long flags = 0;
5320         unsigned long value = 1;
5321
5322         zone = page_zone(page);
5323         pfn = page_to_pfn(page);
5324         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5325         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5326
5327         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5328                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5329                         flags |= value;
5330
5331         return flags;
5332 }
5333
5334 /**
5335  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5336  * @page: The page within the block of interest
5337  * @start_bitidx: The first bit of interest
5338  * @end_bitidx: The last bit of interest
5339  * @flags: The flags to set
5340  */
5341 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5342                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5343 {
5344         struct zone *zone;
5345         unsigned long *bitmap;
5346         unsigned long pfn, bitidx;
5347         unsigned long value = 1;
5348
5349         zone = page_zone(page);
5350         pfn = page_to_pfn(page);
5351         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5352         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5353         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5354         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5355
5356         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5357                 if (flags & value)
5358                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5359                 else
5360                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5361 }
5362
5363 /*
5364  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5365  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5366  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5367  */
5368
5369 static int
5370 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5371 {
5372         unsigned long pfn, iter, found;
5373         /*
5374          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5375          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5376          */
5377         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5378                 return true;
5379
5380         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5381                 return true;
5382
5383         pfn = page_to_pfn(page);
5384         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5385                 unsigned long check = pfn + iter;
5386
5387                 if (!pfn_valid_within(check))
5388                         continue;
5389
5390                 page = pfn_to_page(check);
5391                 if (!page_count(page)) {
5392                         if (PageBuddy(page))
5393                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5394                         continue;
5395                 }
5396                 if (!PageLRU(page))
5397                         found++;
5398                 /*
5399                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5400                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5401                  * and it still to be fixed.
5402                  */
5403                 /*
5404                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5405                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5406                  *
5407                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5408                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5409                  * page at boot.
5410                  */
5411                 if (found > count)
5412                         return false;
5413         }
5414         return true;
5415 }
5416
5417 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5418 {
5419         struct zone *zone;
5420         unsigned long pfn;
5421
5422         /*
5423          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5424          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5425          * the zone but still within the section.
5426          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5427          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5428          */
5429         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5430                 return false;
5431
5432         zone = page_zone(page);
5433         pfn = page_to_pfn(page);
5434         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5435                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5436                 return false;
5437
5438         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5439 }
5440
5441 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5442 {
5443         struct zone *zone;
5444         unsigned long flags, pfn;
5445         struct memory_isolate_notify arg;
5446         int notifier_ret;
5447         int ret = -EBUSY;
5448
5449         zone = page_zone(page);
5450
5451         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5452
5453         pfn = page_to_pfn(page);
5454         arg.start_pfn = pfn;
5455         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5456         arg.pages_found = 0;
5457
5458         /*
5459          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5460          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5461          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5462          * number of pages in a range that are held by the balloon
5463          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5464          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5465          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5466          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5467          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5468          */
5469         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5470         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5471         if (notifier_ret)
5472                 goto out;
5473         /*
5474          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5475          * We just check MOVABLE pages.
5476          */
5477         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5478                 ret = 0;
5479
5480         /*
5481          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5482          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5483          */
5484
5485 out:
5486         if (!ret) {
5487                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5488                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5489         }
5490
5491         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5492         if (!ret)
5493                 drain_all_pages();
5494         return ret;
5495 }
5496
5497 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5498 {
5499         struct zone *zone;
5500         unsigned long flags;
5501         zone = page_zone(page);
5502         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5503         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5504                 goto out;
5505         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5506         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5507 out:
5508         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5509 }
5510
5511 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5512 /*
5513  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5514  */
5515 void
5516 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5517 {
5518         struct page *page;
5519         struct zone *zone;
5520         int order, i;
5521         unsigned long pfn;
5522         unsigned long flags;
5523         /* find the first valid pfn */
5524         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5525                 if (pfn_valid(pfn))
5526                         break;
5527         if (pfn == end_pfn)
5528                 return;
5529         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5530         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5531         pfn = start_pfn;
5532         while (pfn < end_pfn) {
5533                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5534                         pfn++;
5535                         continue;
5536                 }
5537                 page = pfn_to_page(pfn);
5538                 BUG_ON(page_count(page));
5539                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5540                 order = page_order(page);
5541 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5542                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5543                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5544 #endif
5545                 list_del(&page->lru);
5546                 rmv_page_order(page);
5547                 zone->free_area[order].nr_free--;
5548                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5549                                       - (1UL << order));
5550                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5551                         SetPageReserved((page+i));
5552                 pfn += (1 << order);
5553         }
5554         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5555 }
5556 #endif
5557
5558 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5559 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5560 {
5561         struct zone *zone = page_zone(page);
5562         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5563         unsigned long flags;
5564         int order;
5565
5566         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5567         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5568                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5569
5570                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5571                         break;
5572         }
5573         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5574
5575         return order < MAX_ORDER;
5576 }
5577 #endif
5578
5579 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5580         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5581         {1UL << PG_error,               "error"         },
5582         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5583         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5584         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5585         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5586         {1UL << PG_active,              "active"        },
5587         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5588         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5589         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5590         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5591         {1UL << PG_private,             "private"       },
5592         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5593         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5594 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5595         {1UL << PG_head,                "head"          },
5596         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5597 #else
5598         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5599 #endif
5600         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5601         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5602         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5603         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5604         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5605 #ifdef CONFIG_MMU
5606         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5607 #endif
5608 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5609         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5610 #endif
5611 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5612         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5613 #endif
5614         {-1UL,                          NULL            },
5615 };
5616
5617 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5618 {
5619         const char *delim = "";
5620         unsigned long mask;
5621         int i;
5622
5623         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5624
5625         /* remove zone id */
5626         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5627
5628         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5629
5630                 mask = pageflag_names[i].mask;
5631                 if ((flags & mask) != mask)
5632                         continue;
5633
5634                 flags &= ~mask;
5635                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5636                 delim = "|";
5637         }
5638
5639         /* check for left over flags */
5640         if (flags)
5641                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5642
5643         printk(")\n");
5644 }
5645
5646 void dump_page(struct page *page)
5647 {
5648         printk(KERN_ALERT
5649                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5650                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5651                 page->mapping, page->index);
5652         dump_page_flags(page->flags);
5653         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5654 }