page_alloc: remove unused find_zone_movable_pfns_for_nodes() argument
[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, false);
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 = NULL;
2384         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2385         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2386
2387         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2388
2389         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2390
2391         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2392
2393         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2394                 return NULL;
2395
2396         /*
2397          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2398          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2399          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2400          */
2401         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2402                 return NULL;
2403
2404 retry_cpuset:
2405         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2406
2407         /* The preferred zone is used for statistics later */
2408         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2409                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2410                                 &preferred_zone);
2411         if (!preferred_zone)
2412                 goto out;
2413
2414         /* First allocation attempt */
2415         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2416                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2417                         preferred_zone, migratetype);
2418         if (unlikely(!page))
2419                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2420                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2421                                 preferred_zone, migratetype);
2422
2423         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2424
2425 out:
2426         /*
2427          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2428          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2429          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2430          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2431          */
2432         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2433                 goto retry_cpuset;
2434
2435         return page;
2436 }
2437 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2438
2439 /*
2440  * Common helper functions.
2441  */
2442 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2443 {
2444         struct page *page;
2445
2446         /*
2447          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2448          * a highmem page
2449          */
2450         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2451
2452         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2453         if (!page)
2454                 return 0;
2455         return (unsigned long) page_address(page);
2456 }
2457 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2458
2459 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2460 {
2461         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2462 }
2463 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2464
2465 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2466 {
2467         if (put_page_testzero(page)) {
2468                 if (order == 0)
2469                         free_hot_cold_page(page, 0);
2470                 else
2471                         __free_pages_ok(page, order);
2472         }
2473 }
2474
2475 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2476
2477 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2478 {
2479         if (addr != 0) {
2480                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2481                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2482         }
2483 }
2484
2485 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2486
2487 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2488 {
2489         if (addr) {
2490                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2491                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2492
2493                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2494                 while (used < alloc_end) {
2495                         free_page(used);
2496                         used += PAGE_SIZE;
2497                 }
2498         }
2499         return (void *)addr;
2500 }
2501
2502 /**
2503  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2504  * @size: the number of bytes to allocate
2505  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2506  *
2507  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2508  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2509  * allocate memory in power-of-two pages.
2510  *
2511  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2512  *
2513  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2514  */
2515 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2516 {
2517         unsigned int order = get_order(size);
2518         unsigned long addr;
2519
2520         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2521         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2522 }
2523 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2524
2525 /**
2526  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2527  *                         pages on a node.
2528  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2529  * @size: the number of bytes to allocate
2530  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2531  *
2532  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2533  * back.
2534  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2535  * but is not exact.
2536  */
2537 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2538 {
2539         unsigned order = get_order(size);
2540         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2541         if (!p)
2542                 return NULL;
2543         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2544 }
2545 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2546
2547 /**
2548  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2549  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2550  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2551  *
2552  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2553  */
2554 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2555 {
2556         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2557         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2558
2559         while (addr < end) {
2560                 free_page(addr);
2561                 addr += PAGE_SIZE;
2562         }
2563 }
2564 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2565
2566 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2567 {
2568         struct zoneref *z;
2569         struct zone *zone;
2570
2571         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2572         unsigned int sum = 0;
2573
2574         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2575
2576         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2577                 unsigned long size = zone->present_pages;
2578                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2579                 if (size > high)
2580                         sum += size - high;
2581         }
2582
2583         return sum;
2584 }
2585
2586 /*
2587  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2588  */
2589 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2590 {
2591         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2592 }
2593 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2594
2595 /*
2596  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2597  */
2598 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2599 {
2600         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2601 }
2602
2603 static inline void show_node(struct zone *zone)
2604 {
2605         if (NUMA_BUILD)
2606                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2607 }
2608
2609 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2610 {
2611         val->totalram = totalram_pages;
2612         val->sharedram = 0;
2613         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2614         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2615         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2616         val->freehigh = nr_free_highpages();
2617         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2618 }
2619
2620 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2621
2622 #ifdef CONFIG_NUMA
2623 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2624 {
2625         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2626
2627         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2628         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2629 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2630         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2631         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2632                         NR_FREE_PAGES);
2633 #else
2634         val->totalhigh = 0;
2635         val->freehigh = 0;
2636 #endif
2637         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2638 }
2639 #endif
2640
2641 /*
2642  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2643  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2644  */
2645 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2646 {
2647         bool ret = false;
2648         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2649
2650         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2651                 goto out;
2652
2653         do {
2654                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2655                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2656         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2657 out:
2658         return ret;
2659 }
2660
2661 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2662
2663 /*
2664  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2665  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2666  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2667  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2668  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2669  */
2670 void show_free_areas(unsigned int filter)
2671 {
2672         int cpu;
2673         struct zone *zone;
2674
2675         for_each_populated_zone(zone) {
2676                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2677                         continue;
2678                 show_node(zone);
2679                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2680
2681                 for_each_online_cpu(cpu) {
2682                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2683
2684                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2685
2686                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2687                                cpu, pageset->pcp.high,
2688                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2689                 }
2690         }
2691
2692         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2693                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2694                 " unevictable:%lu"
2695                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2696                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2697                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2698                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2699                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2700                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2701                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2702                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2703                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2704                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2705                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2706                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2707                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2708                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2709                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2710                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2711                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2712                 global_page_state(NR_SHMEM),
2713                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2714                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2715
2716         for_each_populated_zone(zone) {
2717                 int i;
2718
2719                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2720                         continue;
2721                 show_node(zone);
2722                 printk("%s"
2723                         " free:%lukB"
2724                         " min:%lukB"
2725                         " low:%lukB"
2726                         " high:%lukB"
2727                         " active_anon:%lukB"
2728                         " inactive_anon:%lukB"
2729                         " active_file:%lukB"
2730                         " inactive_file:%lukB"
2731                         " unevictable:%lukB"
2732                         " isolated(anon):%lukB"
2733                         " isolated(file):%lukB"
2734                         " present:%lukB"
2735                         " mlocked:%lukB"
2736                         " dirty:%lukB"
2737                         " writeback:%lukB"
2738                         " mapped:%lukB"
2739                         " shmem:%lukB"
2740                         " slab_reclaimable:%lukB"
2741                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2742                         " kernel_stack:%lukB"
2743                         " pagetables:%lukB"
2744                         " unstable:%lukB"
2745                         " bounce:%lukB"
2746                         " writeback_tmp:%lukB"
2747                         " pages_scanned:%lu"
2748                         " all_unreclaimable? %s"
2749                         "\n",
2750                         zone->name,
2751                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2752                         K(min_wmark_pages(zone)),
2753                         K(low_wmark_pages(zone)),
2754                         K(high_wmark_pages(zone)),
2755                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2756                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2757                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2758                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2759                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2760                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2761                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2762                         K(zone->present_pages),
2763                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2764                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2765                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2766                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2767                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2768                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2769                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2770                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2771                                 THREAD_SIZE / 1024,
2772                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2773                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2774                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2775                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2776                         zone->pages_scanned,
2777                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2778                         );
2779                 printk("lowmem_reserve[]:");
2780                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2781                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2782                 printk("\n");
2783         }
2784
2785         for_each_populated_zone(zone) {
2786                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2787
2788                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2789                         continue;
2790                 show_node(zone);
2791                 printk("%s: ", zone->name);
2792
2793                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2794                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2795                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2796                         total += nr[order] << order;
2797                 }
2798                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2799                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2800                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2801                 printk("= %lukB\n", K(total));
2802         }
2803
2804         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2805
2806         show_swap_cache_info();
2807 }
2808
2809 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2810 {
2811         zoneref->zone = zone;
2812         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2813 }
2814
2815 /*
2816  * Builds allocation fallback zone lists.
2817  *
2818  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2819  */
2820 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2821                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2822 {
2823         struct zone *zone;
2824
2825         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2826         zone_type++;
2827
2828         do {
2829                 zone_type--;
2830                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2831                 if (populated_zone(zone)) {
2832                         zoneref_set_zone(zone,
2833                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2834                         check_highest_zone(zone_type);
2835                 }
2836
2837         } while (zone_type);
2838         return nr_zones;
2839 }
2840
2841
2842 /*
2843  *  zonelist_order:
2844  *  0 = automatic detection of better ordering.
2845  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2846  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2847  *
2848  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2849  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2850  */
2851 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2852 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2853 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2854
2855 /* zonelist order in the kernel.
2856  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2857  */
2858 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2859 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2860
2861
2862 #ifdef CONFIG_NUMA
2863 /* The value user specified ....changed by config */
2864 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2865 /* string for sysctl */
2866 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2867 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2868
2869 /*
2870  * interface for configure zonelist ordering.
2871  * command line option "numa_zonelist_order"
2872  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2873  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2874  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2875  */
2876
2877 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2878 {
2879         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2880                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2881         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2882                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2883         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2884                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2885         } else {
2886                 printk(KERN_WARNING
2887                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2888                         "%s\n", s);
2889                 return -EINVAL;
2890         }
2891         return 0;
2892 }
2893
2894 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2895 {
2896         int ret;
2897
2898         if (!s)
2899                 return 0;
2900
2901         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2902         if (ret == 0)
2903                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2904
2905         return ret;
2906 }
2907 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2908
2909 /*
2910  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2911  */
2912 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2913                 void __user *buffer, size_t *length,
2914                 loff_t *ppos)
2915 {
2916         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2917         int ret;
2918         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2919
2920         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2921         if (write)
2922                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2923         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2924         if (ret)
2925                 goto out;
2926         if (write) {
2927                 int oldval = user_zonelist_order;
2928                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2929                         /*
2930                          * bogus value.  restore saved string
2931                          */
2932                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2933                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2934                         user_zonelist_order = oldval;
2935                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2936                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2937                         build_all_zonelists(NULL);
2938                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2939                 }
2940         }
2941 out:
2942         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2943         return ret;
2944 }
2945
2946
2947 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2948 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2949
2950 /**
2951  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2952  * @node: node whose fallback list we're appending
2953  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2954  *
2955  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2956  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2957  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2958  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2959  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2960  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2961  * on them otherwise.
2962  * It returns -1 if no node is found.
2963  */
2964 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2965 {
2966         int n, val;
2967         int min_val = INT_MAX;
2968         int best_node = -1;
2969         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2970
2971         /* Use the local node if we haven't already */
2972         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2973                 node_set(node, *used_node_mask);
2974                 return node;
2975         }
2976
2977         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2978
2979                 /* Don't want a node to appear more than once */
2980                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2981                         continue;
2982
2983                 /* Use the distance array to find the distance */
2984                 val = node_distance(node, n);
2985
2986                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2987                 val += (n < node);
2988
2989                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2990                 tmp = cpumask_of_node(n);
2991                 if (!cpumask_empty(tmp))
2992                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2993
2994                 /* Slight preference for less loaded node */
2995                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2996                 val += node_load[n];
2997
2998                 if (val < min_val) {
2999                         min_val = val;
3000                         best_node = n;
3001                 }
3002         }
3003
3004         if (best_node >= 0)
3005                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3006
3007         return best_node;
3008 }
3009
3010
3011 /*
3012  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3013  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3014  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3015  */
3016 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3017 {
3018         int j;
3019         struct zonelist *zonelist;
3020
3021         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3022         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3023                 ;
3024         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3025                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3026         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3027         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3028 }
3029
3030 /*
3031  * Build gfp_thisnode zonelists
3032  */
3033 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3034 {
3035         int j;
3036         struct zonelist *zonelist;
3037
3038         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3039         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3040         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3041         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3042 }
3043
3044 /*
3045  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3046  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3047  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3048  * may still exist in local DMA zone.
3049  */
3050 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3051
3052 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3053 {
3054         int pos, j, node;
3055         int zone_type;          /* needs to be signed */
3056         struct zone *z;
3057         struct zonelist *zonelist;
3058
3059         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3060         pos = 0;
3061         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3062                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3063                         node = node_order[j];
3064                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3065                         if (populated_zone(z)) {
3066                                 zoneref_set_zone(z,
3067                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3068                                 check_highest_zone(zone_type);
3069                         }
3070                 }
3071         }
3072         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3073         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3074 }
3075
3076 static int default_zonelist_order(void)
3077 {
3078         int nid, zone_type;
3079         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3080         struct zone *z;
3081         int average_size;
3082         /*
3083          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3084          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3085          * into OOM very easily.
3086          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3087          */
3088         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3089         low_kmem_size = 0;
3090         total_size = 0;
3091         for_each_online_node(nid) {
3092                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3093                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3094                         if (populated_zone(z)) {
3095                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3096                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3097                                 total_size += z->present_pages;
3098                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3099                                 /*
3100                                  * If any node has only lowmem, then node order
3101                                  * is preferred to allow kernel allocations
3102                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3103                                  * on other nodes when there is an abundance of
3104                                  * lowmem available to allocate from.
3105                                  */
3106                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3107                         }
3108                 }
3109         }
3110         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3111             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3112                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3113         /*
3114          * look into each node's config.
3115          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3116          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3117          */
3118         average_size = total_size /
3119                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3120         for_each_online_node(nid) {
3121                 low_kmem_size = 0;
3122                 total_size = 0;
3123                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3124                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3125                         if (populated_zone(z)) {
3126                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3127                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3128                                 total_size += z->present_pages;
3129                         }
3130                 }
3131                 if (low_kmem_size &&
3132                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3133                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3134                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3135         }
3136         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3137 }
3138
3139 static void set_zonelist_order(void)
3140 {
3141         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3142                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3143         else
3144                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3145 }
3146
3147 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3148 {
3149         int j, node, load;
3150         enum zone_type i;
3151         nodemask_t used_mask;
3152         int local_node, prev_node;
3153         struct zonelist *zonelist;
3154         int order = current_zonelist_order;
3155
3156         /* initialize zonelists */
3157         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3158                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3159                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3160                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3161         }
3162
3163         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3164         local_node = pgdat->node_id;
3165         load = nr_online_nodes;
3166         prev_node = local_node;
3167         nodes_clear(used_mask);
3168
3169         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3170         j = 0;
3171
3172         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3173                 int distance = node_distance(local_node, node);
3174
3175                 /*
3176                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3177                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3178                  */
3179                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3180                         zone_reclaim_mode = 1;
3181
3182                 /*
3183                  * We don't want to pressure a particular node.
3184                  * So adding penalty to the first node in same
3185                  * distance group to make it round-robin.
3186                  */
3187                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3188                         node_load[node] = load;
3189
3190                 prev_node = node;
3191                 load--;
3192                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3193                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3194                 else
3195                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3196         }
3197
3198         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3199                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3200                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3201         }
3202
3203         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3204 }
3205
3206 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3207 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3208 {
3209         struct zonelist *zonelist;
3210         struct zonelist_cache *zlc;
3211         struct zoneref *z;
3212
3213         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3214         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3215         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3216         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3217                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3218 }
3219
3220 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3221 /*
3222  * Return node id of node used for "local" allocations.
3223  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3224  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3225  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3226  */
3227 int local_memory_node(int node)
3228 {
3229         struct zone *zone;
3230
3231         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3232                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3233                                    NULL,
3234                                    &zone);
3235         return zone->node;
3236 }
3237 #endif
3238
3239 #else   /* CONFIG_NUMA */
3240
3241 static void set_zonelist_order(void)
3242 {
3243         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3244 }
3245
3246 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3247 {
3248         int node, local_node;
3249         enum zone_type j;
3250         struct zonelist *zonelist;
3251
3252         local_node = pgdat->node_id;
3253
3254         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3255         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3256
3257         /*
3258          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3259          * of all the other nodes.
3260          * We don't want to pressure a particular node, so when
3261          * building the zones for node N, we make sure that the
3262          * zones coming right after the local ones are those from
3263          * node N+1 (modulo N)
3264          */
3265         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3266                 if (!node_online(node))
3267                         continue;
3268                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3269                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3270         }
3271         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3272                 if (!node_online(node))
3273                         continue;
3274                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3275                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3276         }
3277
3278         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3279         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3280 }
3281
3282 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3283 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3284 {
3285         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3286 }
3287
3288 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3289
3290 /*
3291  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3292  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3293  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3294  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3295  * with interrupts disabled.
3296  *
3297  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3298  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3299  * hotplugged processors.
3300  *
3301  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3302  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3303  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3304  */
3305 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3306 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3307 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3308
3309 /*
3310  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3311  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3312  */
3313 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3314
3315 /* return values int ....just for stop_machine() */
3316 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3317 {
3318         int nid;
3319         int cpu;
3320
3321 #ifdef CONFIG_NUMA
3322         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3323 #endif
3324         for_each_online_node(nid) {
3325                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3326
3327                 build_zonelists(pgdat);
3328                 build_zonelist_cache(pgdat);
3329         }
3330
3331         /*
3332          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3333          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3334          * each zone will be allocated later when the per cpu
3335          * allocator is available.
3336          *
3337          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3338          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3339          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3340          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3341          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3342          * (a chicken-egg dilemma).
3343          */
3344         for_each_possible_cpu(cpu) {
3345                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3346
3347 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3348                 /*
3349                  * We now know the "local memory node" for each node--
3350                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3351                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3352                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3353                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3354                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3355                  */
3356                 if (cpu_online(cpu))
3357                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3358 #endif
3359         }
3360
3361         return 0;
3362 }
3363
3364 /*
3365  * Called with zonelists_mutex held always
3366  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3367  */
3368 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3369 {
3370         set_zonelist_order();
3371
3372         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3373                 __build_all_zonelists(NULL);
3374                 mminit_verify_zonelist();
3375                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3376         } else {
3377                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3378                    of zonelist */
3379 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3380                 if (data)
3381                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3382 #endif
3383                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3384                 /* cpuset refresh routine should be here */
3385         }
3386         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3387         /*
3388          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3389          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3390          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3391          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3392          * disabled and enable it later
3393          */
3394         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3395                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3396         else
3397                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3398
3399         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3400                 "Total pages: %ld\n",
3401                         nr_online_nodes,
3402                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3403                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3404                         vm_total_pages);
3405 #ifdef CONFIG_NUMA
3406         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3407 #endif
3408 }
3409
3410 /*
3411  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3412  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3413  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3414  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3415  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3416  * conservative, even though it seems large.
3417  *
3418  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3419  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3420  */
3421 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3422
3423 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3424 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3425 {
3426         unsigned long size = 1;
3427
3428         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3429
3430         while (size < pages)
3431                 size <<= 1;
3432
3433         /*
3434          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3435          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3436          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3437          */
3438         size = min(size, 4096UL);
3439
3440         return max(size, 4UL);
3441 }
3442 #else
3443 /*
3444  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3445  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3446  *
3447  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3448  *
3449  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3450  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3451  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3452  *
3453  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3454  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3455  *
3456  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3457  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3458  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3459  */
3460 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3461 {
3462         return 4096UL;
3463 }
3464 #endif
3465
3466 /*
3467  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3468  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3469  * hash function before the remainder is taken.
3470  */
3471 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3472 {
3473         return ffz(~size);
3474 }
3475
3476 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3477
3478 /*
3479  * Check if a pageblock contains reserved pages
3480  */
3481 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3482 {
3483         unsigned long pfn;
3484
3485         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3486                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3487                         return 1;
3488         }
3489         return 0;
3490 }
3491
3492 /*
3493  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3494  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3495  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3496  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3497  * blocks as reclaim kicks in
3498  */
3499 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3500 {
3501         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3502         struct page *page;
3503         unsigned long block_migratetype;
3504         int reserve;
3505
3506         /*
3507          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3508          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3509          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3510          * the block.
3511          */
3512         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3513         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3514         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3515         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3516                                                         pageblock_order;
3517
3518         /*
3519          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3520          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3521          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3522          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3523          * future allocation of hugepages at runtime.
3524          */
3525         reserve = min(2, reserve);
3526
3527         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3528                 if (!pfn_valid(pfn))
3529                         continue;
3530                 page = pfn_to_page(pfn);
3531
3532                 /* Watch out for overlapping nodes */
3533                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3534                         continue;
3535
3536                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3537
3538                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3539                 if (reserve > 0) {
3540                         /*
3541                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3542                          * them.
3543                          */
3544                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3545                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3546                                 continue;
3547
3548                         /* If this block is reserved, account for it */
3549                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3550                                 reserve--;
3551                                 continue;
3552                         }
3553
3554                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3555                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3556                                 set_pageblock_migratetype(page,
3557                                                         MIGRATE_RESERVE);
3558                                 move_freepages_block(zone, page,
3559                                                         MIGRATE_RESERVE);
3560                                 reserve--;
3561                                 continue;
3562                         }
3563                 }
3564
3565                 /*
3566                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3567                  * take it back
3568                  */
3569                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3570                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3571                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3572                 }
3573         }
3574 }
3575
3576 /*
3577  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3578  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3579  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3580  */
3581 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3582                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3583 {
3584         struct page *page;
3585         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3586         unsigned long pfn;
3587         struct zone *z;
3588
3589         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3590                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3591
3592         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3593         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3594                 /*
3595                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3596                  * handed to this function.  They do not
3597                  * exist on hotplugged memory.
3598                  */
3599                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3600                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3601                                 continue;
3602                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3603                                 continue;
3604                 }
3605                 page = pfn_to_page(pfn);
3606                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3607                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3608                 init_page_count(page);
3609                 reset_page_mapcount(page);
3610                 SetPageReserved(page);
3611                 /*
3612                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3613                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3614                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3615                  * the address space during boot when many long-lived
3616                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3617                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3618                  * setup_zone_migrate_reserve()
3619                  *
3620                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3621                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3622                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3623                  * pfn out of zone.
3624                  */
3625                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3626                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3627                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3628                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3629
3630                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3631 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3632                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3633                 if (!is_highmem_idx(zone))
3634                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3635 #endif
3636         }
3637 }
3638
3639 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3640 {
3641         int order, t;
3642         for_each_migratetype_order(order, t) {
3643                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3644                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3645         }
3646 }
3647
3648 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3649 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3650         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3651 #endif
3652
3653 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3654 {
3655 #ifdef CONFIG_MMU
3656         int batch;
3657
3658         /*
3659          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3660          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3661          *
3662          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3663          */
3664         batch = zone->present_pages / 1024;
3665         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3666                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3667         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3668         if (batch < 1)
3669                 batch = 1;
3670
3671         /*
3672          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3673          * of 2 value was found to be more likely to have
3674          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3675          *
3676          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3677          * batches of pages, one task can end up with a lot
3678          * of pages of one half of the possible page colors
3679          * and the other with pages of the other colors.
3680          */
3681         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3682
3683         return batch;
3684
3685 #else
3686         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3687          * conditions.
3688          *
3689          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3690          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3691          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3692          *
3693          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3694          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3695          * can be a significant delay between the individual batches being
3696          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3697          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3698          */
3699         return 0;
3700 #endif
3701 }
3702
3703 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3704 {
3705         struct per_cpu_pages *pcp;
3706         int migratetype;
3707
3708         memset(p, 0, sizeof(*p));
3709
3710         pcp = &p->pcp;
3711         pcp->count = 0;
3712         pcp->high = 6 * batch;
3713         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3714         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3715                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3716 }
3717
3718 /*
3719  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3720  * to the value high for the pageset p.
3721  */
3722
3723 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3724                                 unsigned long high)
3725 {
3726         struct per_cpu_pages *pcp;
3727
3728         pcp = &p->pcp;
3729         pcp->high = high;
3730         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3731         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3732                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3733 }
3734
3735 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3736 {
3737         int cpu;
3738
3739         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3740
3741         for_each_possible_cpu(cpu) {
3742                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3743
3744                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3745
3746                 if (percpu_pagelist_fraction)
3747                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3748                                 (zone->present_pages /
3749                                         percpu_pagelist_fraction));
3750         }
3751 }
3752
3753 /*
3754  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3755  * Before this call only boot pagesets were available.
3756  */
3757 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3758 {
3759         struct zone *zone;
3760
3761         for_each_populated_zone(zone)
3762                 setup_zone_pageset(zone);
3763 }
3764
3765 static noinline __init_refok
3766 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3767 {
3768         int i;
3769         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3770         size_t alloc_size;
3771
3772         /*
3773          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3774          * per zone.
3775          */
3776         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3777                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3778         zone->wait_table_bits =
3779                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3780         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3781                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3782
3783         if (!slab_is_available()) {
3784                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3785                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3786         } else {
3787                 /*
3788                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3789                  * via memory hot-add.
3790                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3791                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3792                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3793                  * node itself as well.
3794                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3795                  * necessary.
3796                  */
3797                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3798         }
3799         if (!zone->wait_table)
3800                 return -ENOMEM;
3801
3802         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3803                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3804
3805         return 0;
3806 }
3807
3808 static int __zone_pcp_update(void *data)
3809 {
3810         struct zone *zone = data;
3811         int cpu;
3812         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3813
3814         for_each_possible_cpu(cpu) {
3815                 struct per_cpu_pageset *pset;
3816                 struct per_cpu_pages *pcp;
3817
3818                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3819                 pcp = &pset->pcp;
3820
3821                 local_irq_save(flags);
3822                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3823                 setup_pageset(pset, batch);
3824                 local_irq_restore(flags);
3825         }
3826         return 0;
3827 }
3828
3829 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3830 {
3831         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3832 }
3833
3834 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3835 {
3836         /*
3837          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3838          * relies on the ability of the linker to provide the
3839          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3840          */
3841         zone->pageset = &boot_pageset;
3842
3843         if (zone->present_pages)
3844                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3845                         zone->name, zone->present_pages,
3846                                          zone_batchsize(zone));
3847 }
3848
3849 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3850                                         unsigned long zone_start_pfn,
3851                                         unsigned long size,
3852                                         enum memmap_context context)
3853 {
3854         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3855         int ret;
3856         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3857         if (ret)
3858                 return ret;
3859         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3860
3861         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3862
3863         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3864                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3865                         pgdat->node_id,
3866                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3867                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3868
3869         zone_init_free_lists(zone);
3870
3871         return 0;
3872 }
3873
3874 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3875 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3876 /*
3877  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3878  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3879  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3880  * alternative
3881  */
3882 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3883 {
3884         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3885         int i, nid;
3886
3887         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3888                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3889                         return nid;
3890         /* This is a memory hole */
3891         return -1;
3892 }
3893 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3894
3895 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3896 {
3897         int nid;
3898
3899         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3900         if (nid >= 0)
3901                 return nid;
3902         /* just returns 0 */
3903         return 0;
3904 }
3905
3906 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3907 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3908 {
3909         int nid;
3910
3911         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3912         if (nid >= 0 && nid != node)
3913                 return false;
3914         return true;
3915 }
3916 #endif
3917
3918 /**
3919  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3920  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3921  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3922  *
3923  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3924  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3925  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3926  */
3927 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
3928 {
3929         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3930         int i, this_nid;
3931
3932         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
3933                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
3934                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
3935
3936                 if (start_pfn < end_pfn)
3937                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
3938                                           PFN_PHYS(start_pfn),
3939                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
3940         }
3941 }
3942
3943 /**
3944  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3945  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3946  *
3947  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3948  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3949  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3950  */
3951 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3952 {
3953         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3954         int i, this_nid;
3955
3956         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
3957                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
3958 }
3959
3960 /**
3961  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3962  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3963  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3964  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3965  *
3966  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3967  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3968  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3969  * PFNs will be 0.
3970  */
3971 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3972                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3973 {
3974         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
3975         int i;
3976
3977         *start_pfn = -1UL;
3978         *end_pfn = 0;
3979
3980         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
3981                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
3982                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
3983         }
3984
3985         if (*start_pfn == -1UL)
3986                 *start_pfn = 0;
3987 }
3988
3989 /*
3990  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3991  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3992  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3993  */
3994 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3995 {
3996         int zone_index;
3997         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3998                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3999                         continue;
4000
4001                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4002                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4003                         break;
4004         }
4005
4006         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4007         movable_zone = zone_index;
4008 }
4009
4010 /*
4011  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4012  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4013  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4014  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4015  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4016  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4017  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4018  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4019  */
4020 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4021                                         unsigned long zone_type,
4022                                         unsigned long node_start_pfn,
4023                                         unsigned long node_end_pfn,
4024                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4025                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4026 {
4027         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4028         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4029                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4030                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4031                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4032                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4033                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4034
4035                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4036                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4037                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4038                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4039
4040                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4041                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4042                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4043         }
4044 }
4045
4046 /*
4047  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4048  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4049  */
4050 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4051                                         unsigned long zone_type,
4052                                         unsigned long *ignored)
4053 {
4054         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4055         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4056
4057         /* Get the start and end of the node and zone */
4058         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4059         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4060         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4061         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4062                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4063                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4064
4065         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4066         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4067                 return 0;
4068
4069         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4070         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4071         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4072
4073         /* Return the spanned pages */
4074         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4075 }
4076
4077 /*
4078  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4079  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4080  */
4081 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4082                                 unsigned long range_start_pfn,
4083                                 unsigned long range_end_pfn)
4084 {
4085         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4086         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4087         int i;
4088
4089         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4090                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4091                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4092                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4093         }
4094         return nr_absent;
4095 }
4096
4097 /**
4098  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4099  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4100  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4101  *
4102  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4103  */
4104 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4105                                                         unsigned long end_pfn)
4106 {
4107         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4108 }
4109
4110 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4111 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4112                                         unsigned long zone_type,
4113                                         unsigned long *ignored)
4114 {
4115         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4116         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4117         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4118         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4119
4120         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4121         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4122         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4123
4124         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4125                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4126                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4127         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4128 }
4129
4130 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4131 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4132                                         unsigned long zone_type,
4133                                         unsigned long *zones_size)
4134 {
4135         return zones_size[zone_type];
4136 }
4137
4138 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4139                                                 unsigned long zone_type,
4140                                                 unsigned long *zholes_size)
4141 {
4142         if (!zholes_size)
4143                 return 0;
4144
4145         return zholes_size[zone_type];
4146 }
4147
4148 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4149
4150 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4151                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4152 {
4153         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4154         enum zone_type i;
4155
4156         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4157                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4158                                                                 zones_size);
4159         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4160
4161         realtotalpages = totalpages;
4162         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4163                 realtotalpages -=
4164                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4165                                                                 zholes_size);
4166         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4167         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4168                                                         realtotalpages);
4169 }
4170
4171 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4172 /*
4173  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4174  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4175  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4176  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4177  * bytes.
4178  */
4179 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4180 {
4181         unsigned long usemapsize;
4182
4183         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4184         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4185         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4186         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4187
4188         return usemapsize / 8;
4189 }
4190
4191 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4192                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4193 {
4194         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4195         zone->pageblock_flags = NULL;
4196         if (usemapsize)
4197                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4198                                                                    usemapsize);
4199 }
4200 #else
4201 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4202                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4203 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4204
4205 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4206
4207 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4208 static inline int pageblock_default_order(void)
4209 {
4210         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4211                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4212
4213         return MAX_ORDER-1;
4214 }
4215
4216 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4217 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4218 {
4219         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4220         if (pageblock_order)
4221                 return;
4222
4223         /*
4224          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4225          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4226          */
4227         pageblock_order = order;
4228 }
4229 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4230
4231 /*
4232  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4233  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4234  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4235  * pageblock_order based on the kernel config
4236  */
4237 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4238 {
4239         return MAX_ORDER-1;
4240 }
4241 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4242
4243 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4244
4245 /*
4246  * Set up the zone data structures:
4247  *   - mark all pages reserved
4248  *   - mark all memory queues empty
4249  *   - clear the memory bitmaps
4250  */
4251 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4252                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4253 {
4254         enum zone_type j;
4255         int nid = pgdat->node_id;
4256         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4257         int ret;
4258
4259         pgdat_resize_init(pgdat);
4260         pgdat->nr_zones = 0;
4261         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4262         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4263         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4264         
4265         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4266                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4267                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4268                 enum lru_list lru;
4269
4270                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4271                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4272                                                                 zholes_size);
4273
4274                 /*
4275                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4276                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4277                  * and per-cpu initialisations
4278                  */
4279                 memmap_pages =
4280                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4281                 if (realsize >= memmap_pages) {
4282                         realsize -= memmap_pages;
4283                         if (memmap_pages)
4284                                 printk(KERN_DEBUG
4285                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4286                                        zone_names[j], memmap_pages);
4287                 } else
4288                         printk(KERN_WARNING
4289                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4290                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4291
4292                 /* Account for reserved pages */
4293                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4294                         realsize -= dma_reserve;
4295                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4296                                         zone_names[0], dma_reserve);
4297                 }
4298
4299                 if (!is_highmem_idx(j))
4300                         nr_kernel_pages += realsize;
4301                 nr_all_pages += realsize;
4302
4303                 zone->spanned_pages = size;
4304                 zone->present_pages = realsize;
4305 #ifdef CONFIG_NUMA
4306                 zone->node = nid;
4307                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4308                                                 / 100;
4309                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4310 #endif
4311                 zone->name = zone_names[j];
4312                 spin_lock_init(&zone->lock);
4313                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4314                 zone_seqlock_init(zone);
4315                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4316
4317                 zone_pcp_init(zone);
4318                 for_each_lru(lru)
4319                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lruvec.lists[lru]);
4320                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4321                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4322                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4323                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4324                 zap_zone_vm_stats(zone);
4325                 zone->flags = 0;
4326                 if (!size)
4327                         continue;
4328
4329                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4330                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4331                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4332                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4333                 BUG_ON(ret);
4334                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4335                 zone_start_pfn += size;
4336         }
4337 }
4338
4339 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4340 {
4341         /* Skip empty nodes */
4342         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4343                 return;
4344
4345 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4346         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4347         if (!pgdat->node_mem_map) {
4348                 unsigned long size, start, end;
4349                 struct page *map;
4350
4351                 /*
4352                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4353                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4354                  * for the buddy allocator to function correctly.
4355                  */
4356                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4357                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4358                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4359                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4360                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4361                 if (!map)
4362                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4363                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4364         }
4365 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4366         /*
4367          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4368          */
4369         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4370                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4371 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4372                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4373                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4374 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4375         }
4376 #endif
4377 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4378 }
4379
4380 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4381                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4382 {
4383         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4384
4385         pgdat->node_id = nid;
4386         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4387         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4388
4389         alloc_node_mem_map(pgdat);
4390 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4391         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4392                 nid, (unsigned long)pgdat,
4393                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4394 #endif
4395
4396         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4397 }
4398
4399 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4400
4401 #if MAX_NUMNODES > 1
4402 /*
4403  * Figure out the number of possible node ids.
4404  */
4405 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4406 {
4407         unsigned int node;
4408         unsigned int highest = 0;
4409
4410         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4411                 highest = node;
4412         nr_node_ids = highest + 1;
4413 }
4414 #else
4415 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4416 {
4417 }
4418 #endif
4419
4420 /**
4421  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4422  *
4423  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4424  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4425  * all the nodes.
4426  *
4427  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4428  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4429  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4430  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4431  *
4432  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4433  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4434  * populated node map.
4435  *
4436  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4437  * requirement (single node).
4438  */
4439 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4440 {
4441         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4442         unsigned long start, end, mask;
4443         int last_nid = -1;
4444         int i, nid;
4445
4446         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4447                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4448                         last_nid = nid;
4449                         last_end = end;
4450                         continue;
4451                 }
4452
4453                 /*
4454                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4455                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4456                  * too coarse to separate the current node from the last.
4457                  */
4458                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4459                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4460                         mask <<= 1;
4461
4462                 /* accumulate all internode masks */
4463                 accl_mask |= mask;
4464         }
4465
4466         /* convert mask to number of pages */
4467         return ~accl_mask + 1;
4468 }
4469
4470 /* Find the lowest pfn for a node */
4471 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4472 {
4473         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4474         unsigned long start_pfn;
4475         int i;
4476
4477         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4478                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4479
4480         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4481                 printk(KERN_WARNING
4482                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4483                 return 0;
4484         }
4485
4486         return min_pfn;
4487 }
4488
4489 /**
4490  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4491  *
4492  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4493  * add_active_range().
4494  */
4495 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4496 {
4497         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4498 }
4499
4500 /*
4501  * early_calculate_totalpages()
4502  * Sum pages in active regions for movable zone.
4503  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4504  */
4505 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4506 {
4507         unsigned long totalpages = 0;
4508         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4509         int i, nid;
4510
4511         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4512                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4513
4514                 totalpages += pages;
4515                 if (pages)
4516                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4517         }
4518         return totalpages;
4519 }
4520
4521 /*
4522  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4523  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4524  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4525  * others
4526  */
4527 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4528 {
4529         int i, nid;
4530         unsigned long usable_startpfn;
4531         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4532         /* save the state before borrow the nodemask */
4533         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4534         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4535         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4536
4537         /*
4538          * If movablecore was specified, calculate what size of
4539          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4540          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4541          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4542          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4543          * what movablecore would have allowed.
4544          */
4545         if (required_movablecore) {
4546                 unsigned long corepages;
4547
4548                 /*
4549                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4550                  * was requested by the user
4551                  */
4552                 required_movablecore =
4553                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4554                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4555
4556                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4557         }
4558
4559         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4560         if (!required_kernelcore)
4561                 goto out;
4562
4563         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4564         find_usable_zone_for_movable();
4565         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4566
4567 restart:
4568         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4569         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4570         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4571                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4572
4573                 /*
4574                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4575                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4576                  * amount of memory for the kernel
4577                  */
4578                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4579                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4580
4581                 /*
4582                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4583                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4584                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4585                  */
4586                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4587
4588                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4589                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4590                         unsigned long size_pages;
4591
4592                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4593                         if (start_pfn >= end_pfn)
4594                                 continue;
4595
4596                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4597                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4598                                 unsigned long kernel_pages;
4599                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4600                                                                 - start_pfn;
4601
4602                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4603                                                         kernelcore_remaining);
4604                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4605                                                         required_kernelcore);
4606
4607                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4608                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4609
4610                                         /*
4611                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4612                                          * that if we have to rebalance
4613                                          * kernelcore across nodes, we will
4614                                          * not double account here
4615                                          */
4616                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4617                                         continue;
4618                                 }
4619                                 start_pfn = usable_startpfn;
4620                         }
4621
4622                         /*
4623                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4624                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4625                          * number of pages used as kernelcore
4626                          */
4627                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4628                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4629                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4630                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4631
4632                         /*
4633                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4634                          * break if the kernelcore for this node has been
4635                          * satisified
4636                          */
4637                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4638                                                                 size_pages);
4639                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4640                         if (!kernelcore_remaining)
4641                                 break;
4642                 }
4643         }
4644
4645         /*
4646          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4647          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4648          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4649          * satisified
4650          */
4651         usable_nodes--;
4652         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4653                 goto restart;
4654
4655         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4656         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4657                 zone_movable_pfn[nid] =
4658                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4659
4660 out:
4661         /* restore the node_state */
4662         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4663 }
4664
4665 /* Any regular memory on that node ? */
4666 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4667 {
4668 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4669         enum zone_type zone_type;
4670
4671         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4672                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4673                 if (zone->present_pages) {
4674                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4675                         break;
4676                 }
4677         }
4678 #endif
4679 }
4680
4681 /**
4682  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4683  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4684  *
4685  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4686  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4687  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4688  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4689  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4690  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4691  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4692  * at arch_max_dma_pfn.
4693  */
4694 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4695 {
4696         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4697         int i, nid;
4698
4699         /* Record where the zone boundaries are */
4700         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4701                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4702         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4703                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4704         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4705         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4706         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4707                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4708                         continue;
4709                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4710                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4711                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4712                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4713         }
4714         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4715         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4716
4717         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4718         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4719         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4720
4721         /* Print out the zone ranges */
4722         printk("Zone PFN ranges:\n");
4723         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4724                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4725                         continue;
4726                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4727                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4728                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4729                         printk("empty\n");
4730                 else
4731                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4732                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4733                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4734         }
4735
4736         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4737         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4738         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4739                 if (zone_movable_pfn[i])
4740                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4741         }
4742
4743         /* Print out the early_node_map[] */
4744         printk("Early memory PFN ranges\n");
4745         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4746                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", nid, start_pfn, end_pfn);
4747
4748         /* Initialise every node */
4749         mminit_verify_pageflags_layout();
4750         setup_nr_node_ids();
4751         for_each_online_node(nid) {
4752                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4753                 free_area_init_node(nid, NULL,
4754                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4755
4756                 /* Any memory on that node */
4757                 if (pgdat->node_present_pages)
4758                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4759                 check_for_regular_memory(pgdat);
4760         }
4761 }
4762
4763 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4764 {
4765         unsigned long long coremem;
4766         if (!p)
4767                 return -EINVAL;
4768
4769         coremem = memparse(p, &p);
4770         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4771
4772         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4773         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4774
4775         return 0;
4776 }
4777
4778 /*
4779  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4780  * cannot be reclaimed or migrated.
4781  */
4782 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4783 {
4784         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4785 }
4786
4787 /*
4788  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4789  * can be reclaimed or migrated.
4790  */
4791 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4792 {
4793         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4794 }
4795
4796 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4797 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4798
4799 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4800
4801 /**
4802  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4803  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4804  *
4805  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4806  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4807  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4808  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4809  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4810  * smaller per-cpu batchsize.
4811  */
4812 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4813 {
4814         dma_reserve = new_dma_reserve;
4815 }
4816
4817 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4818 {
4819         free_area_init_node(0, zones_size,
4820                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4821 }
4822
4823 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4824                                  unsigned long action, void *hcpu)
4825 {
4826         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4827
4828         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4829                 lru_add_drain_cpu(cpu);
4830                 drain_pages(cpu);
4831
4832                 /*
4833                  * Spill the event counters of the dead processor
4834                  * into the current processors event counters.
4835                  * This artificially elevates the count of the current
4836                  * processor.
4837                  */
4838                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4839
4840                 /*
4841                  * Zero the differential counters of the dead processor
4842                  * so that the vm statistics are consistent.
4843                  *
4844                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4845                  * race with what we are doing.
4846                  */
4847                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4848         }
4849         return NOTIFY_OK;
4850 }
4851
4852 void __init page_alloc_init(void)
4853 {
4854         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4855 }
4856
4857 /*
4858  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4859  *      or min_free_kbytes changes.
4860  */
4861 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4862 {
4863         struct pglist_data *pgdat;
4864         unsigned long reserve_pages = 0;
4865         enum zone_type i, j;
4866
4867         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4868                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4869                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4870                         unsigned long max = 0;
4871
4872                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4873                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4874                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4875                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4876                         }
4877
4878                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4879                         max += high_wmark_pages(zone);
4880
4881                         if (max > zone->present_pages)
4882                                 max = zone->present_pages;
4883                         reserve_pages += max;
4884                         /*
4885                          * Lowmem reserves are not available to
4886                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
4887                          * kswapd tries to balance zones to their high
4888                          * watermark.  As a result, neither should be
4889                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
4890                          * situation where reclaim has to clean pages
4891                          * in order to balance the zones.
4892                          */
4893                         zone->dirty_balance_reserve = max;
4894                 }
4895         }
4896         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
4897         totalreserve_pages = reserve_pages;
4898 }
4899
4900 /*
4901  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4902  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4903  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4904  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4905  */
4906 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4907 {
4908         struct pglist_data *pgdat;
4909         enum zone_type j, idx;
4910
4911         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4912                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4913                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4914                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4915
4916                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4917
4918                         idx = j;
4919                         while (idx) {
4920                                 struct zone *lower_zone;
4921
4922                                 idx--;
4923
4924                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4925                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4926
4927                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4928                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4929                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4930                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4931                         }
4932                 }
4933         }
4934
4935         /* update totalreserve_pages */
4936         calculate_totalreserve_pages();
4937 }
4938
4939 /**
4940  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4941  * or when memory is hot-{added|removed}
4942  *
4943  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4944  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4945  */
4946 void setup_per_zone_wmarks(void)
4947 {
4948         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4949         unsigned long lowmem_pages = 0;
4950         struct zone *zone;
4951         unsigned long flags;
4952
4953         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4954         for_each_zone(zone) {
4955                 if (!is_highmem(zone))
4956                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4957         }
4958
4959         for_each_zone(zone) {
4960                 u64 tmp;
4961
4962                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4963                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4964                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4965                 if (is_highmem(zone)) {
4966                         /*
4967                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4968                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4969                          * value here.
4970                          *
4971                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4972                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4973                          * not be capped for highmem.
4974                          */
4975                         int min_pages;
4976
4977                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4978                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4979                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4980                         if (min_pages > 128)
4981                                 min_pages = 128;
4982                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4983                 } else {
4984                         /*
4985                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4986                          * proportionate to the zone's size.
4987                          */
4988                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4989                 }
4990
4991                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4992                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4993                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4994                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4995         }
4996
4997         /* update totalreserve_pages */
4998         calculate_totalreserve_pages();
4999 }
5000
5001 /*
5002  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5003  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5004  * to be referenced again before it is swapped out.
5005  *
5006  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5007  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5008  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5009  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5010  *
5011  * total     target    max
5012  * memory    ratio     inactive anon
5013  * -------------------------------------
5014  *   10MB       1         5MB
5015  *  100MB       1        50MB
5016  *    1GB       3       250MB
5017  *   10GB      10       0.9GB
5018  *  100GB      31         3GB
5019  *    1TB     101        10GB
5020  *   10TB     320        32GB
5021  */
5022 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5023 {
5024         unsigned int gb, ratio;
5025
5026         /* Zone size in gigabytes */
5027         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5028         if (gb)
5029                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5030         else
5031                 ratio = 1;
5032
5033         zone->inactive_ratio = ratio;
5034 }
5035
5036 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5037 {
5038         struct zone *zone;
5039
5040         for_each_zone(zone)
5041                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5042 }
5043
5044 /*
5045  * Initialise min_free_kbytes.
5046  *
5047  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5048  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5049  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5050  *
5051  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5052  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5053  *
5054  * which yields
5055  *
5056  * 16MB:        512k
5057  * 32MB:        724k
5058  * 64MB:        1024k
5059  * 128MB:       1448k
5060  * 256MB:       2048k
5061  * 512MB:       2896k
5062  * 1024MB:      4096k
5063  * 2048MB:      5792k
5064  * 4096MB:      8192k
5065  * 8192MB:      11584k
5066  * 16384MB:     16384k
5067  */
5068 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5069 {
5070         unsigned long lowmem_kbytes;
5071
5072         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5073
5074         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5075         if (min_free_kbytes < 128)
5076                 min_free_kbytes = 128;
5077         if (min_free_kbytes > 65536)
5078                 min_free_kbytes = 65536;
5079         setup_per_zone_wmarks();
5080         refresh_zone_stat_thresholds();
5081         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5082         setup_per_zone_inactive_ratio();
5083         return 0;
5084 }
5085 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5086
5087 /*
5088  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5089  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5090  *      changes.
5091  */
5092 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5093         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5094 {
5095         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5096         if (write)
5097                 setup_per_zone_wmarks();
5098         return 0;
5099 }
5100
5101 #ifdef CONFIG_NUMA
5102 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5103         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5104 {
5105         struct zone *zone;
5106         int rc;
5107
5108         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5109         if (rc)
5110                 return rc;
5111
5112         for_each_zone(zone)
5113                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5114                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5115         return 0;
5116 }
5117
5118 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5119         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5120 {
5121         struct zone *zone;
5122         int rc;
5123
5124         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5125         if (rc)
5126                 return rc;
5127
5128         for_each_zone(zone)
5129                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5130                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5131         return 0;
5132 }
5133 #endif
5134
5135 /*
5136  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5137  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5138  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5139  *
5140  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5141  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5142  * if in function of the boot time zone sizes.
5143  */
5144 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5145         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5146 {
5147         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5148         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5149         return 0;
5150 }
5151
5152 /*
5153  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5154  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5155  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5156  */
5157
5158 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5159         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5160 {
5161         struct zone *zone;
5162         unsigned int cpu;
5163         int ret;
5164
5165         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5166         if (!write || (ret == -EINVAL))
5167                 return ret;
5168         for_each_populated_zone(zone) {
5169                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5170                         unsigned long  high;
5171                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5172                         setup_pagelist_highmark(
5173                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5174                 }
5175         }
5176         return 0;
5177 }
5178
5179 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5180
5181 #ifdef CONFIG_NUMA
5182 static int __init set_hashdist(char *str)
5183 {
5184         if (!str)
5185                 return 0;
5186         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5187         return 1;
5188 }
5189 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5190 #endif
5191
5192 /*
5193  * allocate a large system hash table from bootmem
5194  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5195  *   quantity of entries
5196  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5197  */
5198 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5199                                      unsigned long bucketsize,
5200                                      unsigned long numentries,
5201                                      int scale,
5202                                      int flags,
5203                                      unsigned int *_hash_shift,
5204                                      unsigned int *_hash_mask,
5205                                      unsigned long limit)
5206 {
5207         unsigned long long max = limit;
5208         unsigned long log2qty, size;
5209         void *table = NULL;
5210
5211         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5212         if (!numentries) {
5213                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5214                 numentries = nr_kernel_pages;
5215                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5216                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5217                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5218
5219                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5220                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5221                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5222                 else
5223                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5224
5225                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5226                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5227                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5228                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5229                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5230                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5231                                 BUG_ON(!numentries);
5232                         }
5233                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5234                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5235         }
5236         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5237
5238         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5239         if (max == 0) {
5240                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5241                 do_div(max, bucketsize);
5242         }
5243         max = min(max, 0x80000000ULL);
5244
5245         if (numentries > max)
5246                 numentries = max;
5247
5248         log2qty = ilog2(numentries);
5249
5250         do {
5251                 size = bucketsize << log2qty;
5252                 if (flags & HASH_EARLY)
5253                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5254                 else if (hashdist)
5255                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5256                 else {
5257                         /*
5258                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5259                          * some pages at the end of hash table which
5260                          * alloc_pages_exact() automatically does
5261                          */
5262                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5263                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5264                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5265                         }
5266                 }
5267         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5268
5269         if (!table)
5270                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5271
5272         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5273                tablename,
5274                (1UL << log2qty),
5275                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5276                size);
5277
5278         if (_hash_shift)
5279                 *_hash_shift = log2qty;
5280         if (_hash_mask)
5281                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5282
5283         return table;
5284 }
5285
5286 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5287 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5288                                                         unsigned long pfn)
5289 {
5290 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5291         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5292 #else
5293         return zone->pageblock_flags;
5294 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5295 }
5296
5297 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5298 {
5299 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5300         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5301         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5302 #else
5303         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5304         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5305 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5306 }
5307
5308 /**
5309  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5310  * @page: The page within the block of interest
5311  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5312  * @end_bitidx: The last bit of interest
5313  * returns pageblock_bits flags
5314  */
5315 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5316                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5317 {
5318         struct zone *zone;
5319         unsigned long *bitmap;
5320         unsigned long pfn, bitidx;
5321         unsigned long flags = 0;
5322         unsigned long value = 1;
5323
5324         zone = page_zone(page);
5325         pfn = page_to_pfn(page);
5326         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5327         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5328
5329         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5330                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5331                         flags |= value;
5332
5333         return flags;
5334 }
5335
5336 /**
5337  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5338  * @page: The page within the block of interest
5339  * @start_bitidx: The first bit of interest
5340  * @end_bitidx: The last bit of interest
5341  * @flags: The flags to set
5342  */
5343 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5344                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5345 {
5346         struct zone *zone;
5347         unsigned long *bitmap;
5348         unsigned long pfn, bitidx;
5349         unsigned long value = 1;
5350
5351         zone = page_zone(page);
5352         pfn = page_to_pfn(page);
5353         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5354         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5355         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5356         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5357
5358         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5359                 if (flags & value)
5360                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5361                 else
5362                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5363 }
5364
5365 /*
5366  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5367  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5368  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5369  */
5370
5371 static int
5372 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5373 {
5374         unsigned long pfn, iter, found;
5375         /*
5376          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5377          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5378          */
5379         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5380                 return true;
5381
5382         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5383                 return true;
5384
5385         pfn = page_to_pfn(page);
5386         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5387                 unsigned long check = pfn + iter;
5388
5389                 if (!pfn_valid_within(check))
5390                         continue;
5391
5392                 page = pfn_to_page(check);
5393                 if (!page_count(page)) {
5394                         if (PageBuddy(page))
5395                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5396                         continue;
5397                 }
5398                 if (!PageLRU(page))
5399                         found++;
5400                 /*
5401                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5402                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5403                  * and it still to be fixed.
5404                  */
5405                 /*
5406                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5407                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5408                  *
5409                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5410                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5411                  * page at boot.
5412                  */
5413                 if (found > count)
5414                         return false;
5415         }
5416         return true;
5417 }
5418
5419 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5420 {
5421         struct zone *zone;
5422         unsigned long pfn;
5423
5424         /*
5425          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5426          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5427          * the zone but still within the section.
5428          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5429          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5430          */
5431         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5432                 return false;
5433
5434         zone = page_zone(page);
5435         pfn = page_to_pfn(page);
5436         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5437                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5438                 return false;
5439
5440         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5441 }
5442
5443 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5444 {
5445         struct zone *zone;
5446         unsigned long flags, pfn;
5447         struct memory_isolate_notify arg;
5448         int notifier_ret;
5449         int ret = -EBUSY;
5450
5451         zone = page_zone(page);
5452
5453         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5454
5455         pfn = page_to_pfn(page);
5456         arg.start_pfn = pfn;
5457         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5458         arg.pages_found = 0;
5459
5460         /*
5461          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5462          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5463          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5464          * number of pages in a range that are held by the balloon
5465          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5466          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5467          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5468          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5469          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5470          */
5471         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5472         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5473         if (notifier_ret)
5474                 goto out;
5475         /*
5476          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5477          * We just check MOVABLE pages.
5478          */
5479         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5480                 ret = 0;
5481
5482         /*
5483          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5484          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5485          */
5486
5487 out:
5488         if (!ret) {
5489                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5490                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5491         }
5492
5493         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5494         if (!ret)
5495                 drain_all_pages();
5496         return ret;
5497 }
5498
5499 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5500 {
5501         struct zone *zone;
5502         unsigned long flags;
5503         zone = page_zone(page);
5504         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5505         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5506                 goto out;
5507         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5508         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5509 out:
5510         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5511 }
5512
5513 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5514 /*
5515  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5516  */
5517 void
5518 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5519 {
5520         struct page *page;
5521         struct zone *zone;
5522         int order, i;
5523         unsigned long pfn;
5524         unsigned long flags;
5525         /* find the first valid pfn */
5526         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5527                 if (pfn_valid(pfn))
5528                         break;
5529         if (pfn == end_pfn)
5530                 return;
5531         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5532         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5533         pfn = start_pfn;
5534         while (pfn < end_pfn) {
5535                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5536                         pfn++;
5537                         continue;
5538                 }
5539                 page = pfn_to_page(pfn);
5540                 BUG_ON(page_count(page));
5541                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5542                 order = page_order(page);
5543 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5544                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5545                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5546 #endif
5547                 list_del(&page->lru);
5548                 rmv_page_order(page);
5549                 zone->free_area[order].nr_free--;
5550                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5551                                       - (1UL << order));
5552                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5553                         SetPageReserved((page+i));
5554                 pfn += (1 << order);
5555         }
5556         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5557 }
5558 #endif
5559
5560 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5561 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5562 {
5563         struct zone *zone = page_zone(page);
5564         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5565         unsigned long flags;
5566         int order;
5567
5568         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5569         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5570                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5571
5572                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5573                         break;
5574         }
5575         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5576
5577         return order < MAX_ORDER;
5578 }
5579 #endif
5580
5581 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5582         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5583         {1UL << PG_error,               "error"         },
5584         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5585         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5586         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5587         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5588         {1UL << PG_active,              "active"        },
5589         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5590         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5591         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5592         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5593         {1UL << PG_private,             "private"       },
5594         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5595         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5596 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5597         {1UL << PG_head,                "head"          },
5598         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5599 #else
5600         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5601 #endif
5602         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5603         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5604         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5605         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5606         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5607 #ifdef CONFIG_MMU
5608         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5609 #endif
5610 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5611         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5612 #endif
5613 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5614         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5615 #endif
5616         {-1UL,                          NULL            },
5617 };
5618
5619 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5620 {
5621         const char *delim = "";
5622         unsigned long mask;
5623         int i;
5624
5625         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5626
5627         /* remove zone id */
5628         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5629
5630         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5631
5632                 mask = pageflag_names[i].mask;
5633                 if ((flags & mask) != mask)
5634                         continue;
5635
5636                 flags &= ~mask;
5637                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5638                 delim = "|";
5639         }
5640
5641         /* check for left over flags */
5642         if (flags)
5643                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5644
5645         printk(")\n");
5646 }
5647
5648 void dump_page(struct page *page)
5649 {
5650         printk(KERN_ALERT
5651                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5652                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5653                 page->mapping, page->index);
5654         dump_page_flags(page->flags);
5655         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5656 }