4e869657cb51623c18c31022fb74f8e50cebdd44
[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/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/kmemcheck.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/suspend.h>
29 #include <linux/pagevec.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/oom.h>
33 #include <linux/notifier.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sysctl.h>
36 #include <linux/cpu.h>
37 #include <linux/cpuset.h>
38 #include <linux/memory_hotplug.h>
39 #include <linux/nodemask.h>
40 #include <linux/vmalloc.h>
41 #include <linux/mempolicy.h>
42 #include <linux/stop_machine.h>
43 #include <linux/sort.h>
44 #include <linux/pfn.h>
45 #include <linux/backing-dev.h>
46 #include <linux/fault-inject.h>
47 #include <linux/page-isolation.h>
48 #include <linux/page_cgroup.h>
49 #include <linux/debugobjects.h>
50 #include <linux/kmemleak.h>
51 #include <trace/events/kmem.h>
52
53 #include <asm/tlbflush.h>
54 #include <asm/div64.h>
55 #include "internal.h"
56
57 /*
58  * Array of node states.
59  */
60 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
61         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
62         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
63 #ifndef CONFIG_NUMA
64         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
65 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
66         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
67 #endif
68         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
69 #endif  /* NUMA */
70 };
71 EXPORT_SYMBOL(node_states);
72
73 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
74 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
75 int percpu_pagelist_fraction;
76 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
77
78 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
79 int pageblock_order __read_mostly;
80 #endif
81
82 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
83
84 /*
85  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
86  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
87  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
88  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
89  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
90  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
91  *
92  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
93  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
94  */
95 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
96 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
97          256,
98 #endif
99 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
100          256,
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
103          32,
104 #endif
105          32,
106 };
107
108 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
109
110 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
111 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
112          "DMA",
113 #endif
114 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
115          "DMA32",
116 #endif
117          "Normal",
118 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
119          "HighMem",
120 #endif
121          "Movable",
122 };
123
124 int min_free_kbytes = 1024;
125
126 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
127 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
128 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
129
130 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
131   /*
132    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
133    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
134    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
135    * so the number of times add_active_range() can be called is
136    * related to the number of nodes and the number of holes
137    */
138   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
139     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
140     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
141   #else
142     #if MAX_NUMNODES >= 32
143       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
144       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
145     #else
146       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
147       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
148     #endif
149   #endif
150
151   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
152   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
153   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
154   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
155   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
156   static unsigned long __initdata required_movablecore;
157   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
158
159   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
160   int movable_zone;
161   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
162 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
163
164 #if MAX_NUMNODES > 1
165 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
166 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
167 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
168 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
169 #endif
170
171 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
172
173 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
174 {
175
176         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
177                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
178
179         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
180                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
181 }
182
183 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
184
185 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
186 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
187 {
188         int ret = 0;
189         unsigned seq;
190         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
191
192         do {
193                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
194                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
195                         ret = 1;
196                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
197                         ret = 1;
198         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
199
200         return ret;
201 }
202
203 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
204 {
205         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
206                 return 0;
207         if (zone != page_zone(page))
208                 return 0;
209
210         return 1;
211 }
212 /*
213  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
214  */
215 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
216 {
217         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
218                 return 1;
219         if (!page_is_consistent(zone, page))
220                 return 1;
221
222         return 0;
223 }
224 #else
225 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
226 {
227         return 0;
228 }
229 #endif
230
231 static void bad_page(struct page *page)
232 {
233         static unsigned long resume;
234         static unsigned long nr_shown;
235         static unsigned long nr_unshown;
236
237         /* Don't complain about poisoned pages */
238         if (PageHWPoison(page)) {
239                 __ClearPageBuddy(page);
240                 return;
241         }
242
243         /*
244          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
245          * or allow a steady drip of one report per second.
246          */
247         if (nr_shown == 60) {
248                 if (time_before(jiffies, resume)) {
249                         nr_unshown++;
250                         goto out;
251                 }
252                 if (nr_unshown) {
253                         printk(KERN_ALERT
254                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
255                                 nr_unshown);
256                         nr_unshown = 0;
257                 }
258                 nr_shown = 0;
259         }
260         if (nr_shown++ == 0)
261                 resume = jiffies + 60 * HZ;
262
263         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
264                 current->comm, page_to_pfn(page));
265         printk(KERN_ALERT
266                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
267                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
268                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
269
270         dump_stack();
271 out:
272         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
273         __ClearPageBuddy(page);
274         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
275 }
276
277 /*
278  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
279  *
280  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
281  *
282  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
283  *
284  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
285  * the head page (even the head page has this).
286  *
287  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
288  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
289  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
290  */
291
292 static void free_compound_page(struct page *page)
293 {
294         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
295 }
296
297 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
298 {
299         int i;
300         int nr_pages = 1 << order;
301
302         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
303         set_compound_order(page, order);
304         __SetPageHead(page);
305         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
306                 struct page *p = page + i;
307
308                 __SetPageTail(p);
309                 p->first_page = page;
310         }
311 }
312
313 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
314 {
315         int i;
316         int nr_pages = 1 << order;
317         int bad = 0;
318
319         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
320             unlikely(!PageHead(page))) {
321                 bad_page(page);
322                 bad++;
323         }
324
325         __ClearPageHead(page);
326
327         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
328                 struct page *p = page + i;
329
330                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
331                         bad_page(page);
332                         bad++;
333                 }
334                 __ClearPageTail(p);
335         }
336
337         return bad;
338 }
339
340 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
341 {
342         int i;
343
344         /*
345          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
346          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
347          */
348         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
349         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
350                 clear_highpage(page + i);
351 }
352
353 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
354 {
355         set_page_private(page, order);
356         __SetPageBuddy(page);
357 }
358
359 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
360 {
361         __ClearPageBuddy(page);
362         set_page_private(page, 0);
363 }
364
365 /*
366  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
367  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
368  *
369  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
370  * the following equation:
371  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
372  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
373  * 1 buddy is #10:
374  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
375  *
376  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
377  * satisfies the following equation:
378  *     P = B & ~(1 << O)
379  *
380  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
381  */
382 static inline struct page *
383 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
384 {
385         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
386
387         return page + (buddy_idx - page_idx);
388 }
389
390 static inline unsigned long
391 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
392 {
393         return (page_idx & ~(1 << order));
394 }
395
396 /*
397  * This function checks whether a page is free && is the buddy
398  * we can do coalesce a page and its buddy if
399  * (a) the buddy is not in a hole &&
400  * (b) the buddy is in the buddy system &&
401  * (c) a page and its buddy have the same order &&
402  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
403  *
404  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
405  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
406  *
407  * For recording page's order, we use page_private(page).
408  */
409 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
410                                                                 int order)
411 {
412         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
413                 return 0;
414
415         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
416                 return 0;
417
418         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
419                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
420                 return 1;
421         }
422         return 0;
423 }
424
425 /*
426  * Freeing function for a buddy system allocator.
427  *
428  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
429  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
430  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
431  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
432  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
433  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
434  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
435  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
436  * parts of the VM system.
437  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
438  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
439  * order is recorded in page_private(page) field.
440  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
441  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
442  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
443  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
444  * triggers coalescing into a block of larger size.            
445  *
446  * -- wli
447  */
448
449 static inline void __free_one_page(struct page *page,
450                 struct zone *zone, unsigned int order,
451                 int migratetype)
452 {
453         unsigned long page_idx;
454
455         if (unlikely(PageCompound(page)))
456                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
457                         return;
458
459         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
460
461         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
462
463         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
464         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
465
466         while (order < MAX_ORDER-1) {
467                 unsigned long combined_idx;
468                 struct page *buddy;
469
470                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
471                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
472                         break;
473
474                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
475                 list_del(&buddy->lru);
476                 zone->free_area[order].nr_free--;
477                 rmv_page_order(buddy);
478                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
479                 page = page + (combined_idx - page_idx);
480                 page_idx = combined_idx;
481                 order++;
482         }
483         set_page_order(page, order);
484         list_add(&page->lru,
485                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
486         zone->free_area[order].nr_free++;
487 }
488
489 /*
490  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
491  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
492  * free_pages_check() will verify...
493  */
494 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
495 {
496         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
497         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
498 }
499
500 static inline int free_pages_check(struct page *page)
501 {
502         if (unlikely(page_mapcount(page) |
503                 (page->mapping != NULL)  |
504                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
505                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
506                 bad_page(page);
507                 return 1;
508         }
509         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
510                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
511         return 0;
512 }
513
514 /*
515  * Frees a number of pages from the PCP lists
516  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
517  * count is the number of pages to free.
518  *
519  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
520  * see if this freeing clears that state.
521  *
522  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
523  * pinned" detection logic.
524  */
525 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
526                                         struct per_cpu_pages *pcp)
527 {
528         int migratetype = 0;
529         int batch_free = 0;
530
531         spin_lock(&zone->lock);
532         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
533         zone->pages_scanned = 0;
534
535         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
536         while (count) {
537                 struct page *page;
538                 struct list_head *list;
539
540                 /*
541                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
542                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
543                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
544                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
545                  * lists
546                  */
547                 do {
548                         batch_free++;
549                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
550                                 migratetype = 0;
551                         list = &pcp->lists[migratetype];
552                 } while (list_empty(list));
553
554                 do {
555                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
556                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
557                         list_del(&page->lru);
558                         __free_one_page(page, zone, 0, migratetype);
559                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, migratetype);
560                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
561         }
562         spin_unlock(&zone->lock);
563 }
564
565 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
566                                 int migratetype)
567 {
568         spin_lock(&zone->lock);
569         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
570         zone->pages_scanned = 0;
571
572         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
573         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
574         spin_unlock(&zone->lock);
575 }
576
577 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
578 {
579         unsigned long flags;
580         int i;
581         int bad = 0;
582         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
583
584         kmemcheck_free_shadow(page, order);
585
586         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
587                 bad += free_pages_check(page + i);
588         if (bad)
589                 return;
590
591         if (!PageHighMem(page)) {
592                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
593                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
594                                            PAGE_SIZE << order);
595         }
596         arch_free_page(page, order);
597         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
598
599         local_irq_save(flags);
600         if (unlikely(wasMlocked))
601                 free_page_mlock(page);
602         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
603         free_one_page(page_zone(page), page, order,
604                                         get_pageblock_migratetype(page));
605         local_irq_restore(flags);
606 }
607
608 /*
609  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
610  */
611 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
612 {
613         if (order == 0) {
614                 __ClearPageReserved(page);
615                 set_page_count(page, 0);
616                 set_page_refcounted(page);
617                 __free_page(page);
618         } else {
619                 int loop;
620
621                 prefetchw(page);
622                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
623                         struct page *p = &page[loop];
624
625                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
626                                 prefetchw(p + 1);
627                         __ClearPageReserved(p);
628                         set_page_count(p, 0);
629                 }
630
631                 set_page_refcounted(page);
632                 __free_pages(page, order);
633         }
634 }
635
636
637 /*
638  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
639  * Please do not alter this order without good reasons and regression
640  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
641  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
642  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
643  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
644  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
645  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
646  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
647  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
648  *
649  * -- wli
650  */
651 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
652         int low, int high, struct free_area *area,
653         int migratetype)
654 {
655         unsigned long size = 1 << high;
656
657         while (high > low) {
658                 area--;
659                 high--;
660                 size >>= 1;
661                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
662                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
663                 area->nr_free++;
664                 set_page_order(&page[size], high);
665         }
666 }
667
668 /*
669  * This page is about to be returned from the page allocator
670  */
671 static inline int check_new_page(struct page *page)
672 {
673         if (unlikely(page_mapcount(page) |
674                 (page->mapping != NULL)  |
675                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
676                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
677                 bad_page(page);
678                 return 1;
679         }
680         return 0;
681 }
682
683 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
684 {
685         int i;
686
687         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
688                 struct page *p = page + i;
689                 if (unlikely(check_new_page(p)))
690                         return 1;
691         }
692
693         set_page_private(page, 0);
694         set_page_refcounted(page);
695
696         arch_alloc_page(page, order);
697         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
698
699         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
700                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
701
702         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
703                 prep_compound_page(page, order);
704
705         return 0;
706 }
707
708 /*
709  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
710  * the smallest available page from the freelists
711  */
712 static inline
713 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
714                                                 int migratetype)
715 {
716         unsigned int current_order;
717         struct free_area * area;
718         struct page *page;
719
720         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
721         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
722                 area = &(zone->free_area[current_order]);
723                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
724                         continue;
725
726                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
727                                                         struct page, lru);
728                 list_del(&page->lru);
729                 rmv_page_order(page);
730                 area->nr_free--;
731                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
732                 return page;
733         }
734
735         return NULL;
736 }
737
738
739 /*
740  * This array describes the order lists are fallen back to when
741  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
742  */
743 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
744         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
745         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
746         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
747         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
748 };
749
750 /*
751  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
752  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
753  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
754  */
755 static int move_freepages(struct zone *zone,
756                           struct page *start_page, struct page *end_page,
757                           int migratetype)
758 {
759         struct page *page;
760         unsigned long order;
761         int pages_moved = 0;
762
763 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
764         /*
765          * page_zone is not safe to call in this context when
766          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
767          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
768          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
769          * grouping pages by mobility
770          */
771         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
772 #endif
773
774         for (page = start_page; page <= end_page;) {
775                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
776                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
777
778                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
779                         page++;
780                         continue;
781                 }
782
783                 if (!PageBuddy(page)) {
784                         page++;
785                         continue;
786                 }
787
788                 order = page_order(page);
789                 list_del(&page->lru);
790                 list_add(&page->lru,
791                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
792                 page += 1 << order;
793                 pages_moved += 1 << order;
794         }
795
796         return pages_moved;
797 }
798
799 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
800                                 int migratetype)
801 {
802         unsigned long start_pfn, end_pfn;
803         struct page *start_page, *end_page;
804
805         start_pfn = page_to_pfn(page);
806         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
807         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
808         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
809         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
810
811         /* Do not cross zone boundaries */
812         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
813                 start_page = page;
814         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
815                 return 0;
816
817         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
818 }
819
820 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
821                                         int start_order, int migratetype)
822 {
823         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
824
825         while (nr_pageblocks--) {
826                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
827                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
828         }
829 }
830
831 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
832 static inline struct page *
833 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
834 {
835         struct free_area * area;
836         int current_order;
837         struct page *page;
838         int migratetype, i;
839
840         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
841         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
842                                                 --current_order) {
843                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
844                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
845
846                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
847                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
848                                 continue;
849
850                         area = &(zone->free_area[current_order]);
851                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
852                                 continue;
853
854                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
855                                         struct page, lru);
856                         area->nr_free--;
857
858                         /*
859                          * If breaking a large block of pages, move all free
860                          * pages to the preferred allocation list. If falling
861                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
862                          * agressive about taking ownership of free pages
863                          */
864                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
865                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
866                                         page_group_by_mobility_disabled) {
867                                 unsigned long pages;
868                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
869                                                                 start_migratetype);
870
871                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
872                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
873                                                 page_group_by_mobility_disabled)
874                                         set_pageblock_migratetype(page,
875                                                                 start_migratetype);
876
877                                 migratetype = start_migratetype;
878                         }
879
880                         /* Remove the page from the freelists */
881                         list_del(&page->lru);
882                         rmv_page_order(page);
883
884                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
885                         if (current_order >= pageblock_order)
886                                 change_pageblock_range(page, current_order,
887                                                         start_migratetype);
888
889                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
890
891                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
892                                 start_migratetype, migratetype);
893
894                         return page;
895                 }
896         }
897
898         return NULL;
899 }
900
901 /*
902  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
903  * Call me with the zone->lock already held.
904  */
905 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
906                                                 int migratetype)
907 {
908         struct page *page;
909
910 retry_reserve:
911         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
912
913         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
914                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
915
916                 /*
917                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
918                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
919                  * and we want just one call site
920                  */
921                 if (!page) {
922                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
923                         goto retry_reserve;
924                 }
925         }
926
927         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
928         return page;
929 }
930
931 /* 
932  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
933  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
934  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
935  */
936 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
937                         unsigned long count, struct list_head *list,
938                         int migratetype, int cold)
939 {
940         int i;
941         
942         spin_lock(&zone->lock);
943         for (i = 0; i < count; ++i) {
944                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
945                 if (unlikely(page == NULL))
946                         break;
947
948                 /*
949                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
950                  * in physical page order. The page is added to the callers and
951                  * list and the list head then moves forward. From the callers
952                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
953                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
954                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
955                  * properly.
956                  */
957                 if (likely(cold == 0))
958                         list_add(&page->lru, list);
959                 else
960                         list_add_tail(&page->lru, list);
961                 set_page_private(page, migratetype);
962                 list = &page->lru;
963         }
964         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
965         spin_unlock(&zone->lock);
966         return i;
967 }
968
969 #ifdef CONFIG_NUMA
970 /*
971  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
972  * currently executing processor on remote nodes after they have
973  * expired.
974  *
975  * Note that this function must be called with the thread pinned to
976  * a single processor.
977  */
978 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
979 {
980         unsigned long flags;
981         int to_drain;
982
983         local_irq_save(flags);
984         if (pcp->count >= pcp->batch)
985                 to_drain = pcp->batch;
986         else
987                 to_drain = pcp->count;
988         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
989         pcp->count -= to_drain;
990         local_irq_restore(flags);
991 }
992 #endif
993
994 /*
995  * Drain pages of the indicated processor.
996  *
997  * The processor must either be the current processor and the
998  * thread pinned to the current processor or a processor that
999  * is not online.
1000  */
1001 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1002 {
1003         unsigned long flags;
1004         struct zone *zone;
1005
1006         for_each_populated_zone(zone) {
1007                 struct per_cpu_pageset *pset;
1008                 struct per_cpu_pages *pcp;
1009
1010                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
1011
1012                 pcp = &pset->pcp;
1013                 local_irq_save(flags);
1014                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1015                 pcp->count = 0;
1016                 local_irq_restore(flags);
1017         }
1018 }
1019
1020 /*
1021  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1022  */
1023 void drain_local_pages(void *arg)
1024 {
1025         drain_pages(smp_processor_id());
1026 }
1027
1028 /*
1029  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1030  */
1031 void drain_all_pages(void)
1032 {
1033         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1034 }
1035
1036 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1037
1038 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1039 {
1040         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1041         unsigned long flags;
1042         int order, t;
1043         struct list_head *curr;
1044
1045         if (!zone->spanned_pages)
1046                 return;
1047
1048         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1049
1050         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1051         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1052                 if (pfn_valid(pfn)) {
1053                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1054
1055                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1056                                 swsusp_unset_page_free(page);
1057                 }
1058
1059         for_each_migratetype_order(order, t) {
1060                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1061                         unsigned long i;
1062
1063                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1064                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1065                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1066                 }
1067         }
1068         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1069 }
1070 #endif /* CONFIG_PM */
1071
1072 /*
1073  * Free a 0-order page
1074  */
1075 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1076 {
1077         struct zone *zone = page_zone(page);
1078         struct per_cpu_pages *pcp;
1079         unsigned long flags;
1080         int migratetype;
1081         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1082
1083         kmemcheck_free_shadow(page, 0);
1084
1085         if (PageAnon(page))
1086                 page->mapping = NULL;
1087         if (free_pages_check(page))
1088                 return;
1089
1090         if (!PageHighMem(page)) {
1091                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1092                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1093         }
1094         arch_free_page(page, 0);
1095         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1096
1097         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1098         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1099         set_page_private(page, migratetype);
1100         local_irq_save(flags);
1101         if (unlikely(wasMlocked))
1102                 free_page_mlock(page);
1103         __count_vm_event(PGFREE);
1104
1105         /*
1106          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1107          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1108          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1109          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1110          * excessively into the page allocator
1111          */
1112         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1113                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1114                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1115                         goto out;
1116                 }
1117                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1118         }
1119
1120         if (cold)
1121                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1122         else
1123                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1124         pcp->count++;
1125         if (pcp->count >= pcp->high) {
1126                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1127                 pcp->count -= pcp->batch;
1128         }
1129
1130 out:
1131         local_irq_restore(flags);
1132         put_cpu();
1133 }
1134
1135 void free_hot_page(struct page *page)
1136 {
1137         trace_mm_page_free_direct(page, 0);
1138         free_hot_cold_page(page, 0);
1139 }
1140         
1141 /*
1142  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1143  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1144  * Each sub-page must be freed individually.
1145  *
1146  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1147  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1148  */
1149 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1150 {
1151         int i;
1152
1153         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1154         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1155
1156 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1157         /*
1158          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1159          * otherwise free the whole shadow.
1160          */
1161         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1162                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1163 #endif
1164
1165         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1166                 set_page_refcounted(page + i);
1167 }
1168
1169 /*
1170  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1171  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1172  * or two.
1173  */
1174 static inline
1175 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1176                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1177                         int migratetype)
1178 {
1179         unsigned long flags;
1180         struct page *page;
1181         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1182         int cpu;
1183
1184 again:
1185         cpu  = get_cpu();
1186         if (likely(order == 0)) {
1187                 struct per_cpu_pages *pcp;
1188                 struct list_head *list;
1189
1190                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1191                 list = &pcp->lists[migratetype];
1192                 local_irq_save(flags);
1193                 if (list_empty(list)) {
1194                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1195                                         pcp->batch, list,
1196                                         migratetype, cold);
1197                         if (unlikely(list_empty(list)))
1198                                 goto failed;
1199                 }
1200
1201                 if (cold)
1202                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1203                 else
1204                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1205
1206                 list_del(&page->lru);
1207                 pcp->count--;
1208         } else {
1209                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1210                         /*
1211                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1212                          *
1213                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1214                          * properly detect and handle allocation failures.
1215                          *
1216                          * We most definitely don't want callers attempting to
1217                          * allocate greater than order-1 page units with
1218                          * __GFP_NOFAIL.
1219                          */
1220                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1221                 }
1222                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1223                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1224                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1225                 spin_unlock(&zone->lock);
1226                 if (!page)
1227                         goto failed;
1228         }
1229
1230         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1231         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1232         local_irq_restore(flags);
1233         put_cpu();
1234
1235         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1236         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1237                 goto again;
1238         return page;
1239
1240 failed:
1241         local_irq_restore(flags);
1242         put_cpu();
1243         return NULL;
1244 }
1245
1246 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1247 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1248 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1249 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1250 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1251
1252 /* Mask to get the watermark bits */
1253 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1254
1255 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1256 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1257 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1258
1259 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1260
1261 static struct fail_page_alloc_attr {
1262         struct fault_attr attr;
1263
1264         u32 ignore_gfp_highmem;
1265         u32 ignore_gfp_wait;
1266         u32 min_order;
1267
1268 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1269
1270         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1271         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1272         struct dentry *min_order_file;
1273
1274 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1275
1276 } fail_page_alloc = {
1277         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1278         .ignore_gfp_wait = 1,
1279         .ignore_gfp_highmem = 1,
1280         .min_order = 1,
1281 };
1282
1283 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1284 {
1285         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1286 }
1287 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1288
1289 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1290 {
1291         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1292                 return 0;
1293         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1294                 return 0;
1295         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1296                 return 0;
1297         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1298                 return 0;
1299
1300         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1301 }
1302
1303 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1304
1305 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1306 {
1307         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1308         struct dentry *dir;
1309         int err;
1310
1311         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1312                                        "fail_page_alloc");
1313         if (err)
1314                 return err;
1315         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1316
1317         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1318                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1319                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1320
1321         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1322                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1323                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1324         fail_page_alloc.min_order_file =
1325                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1326                                    &fail_page_alloc.min_order);
1327
1328         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1329             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1330             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1331                 err = -ENOMEM;
1332                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1333                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1334                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1335                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1336         }
1337
1338         return err;
1339 }
1340
1341 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1342
1343 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1344
1345 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1346
1347 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1348 {
1349         return 0;
1350 }
1351
1352 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1353
1354 /*
1355  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1356  * of the allocation.
1357  */
1358 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1359                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1360 {
1361         /* free_pages my go negative - that's OK */
1362         long min = mark;
1363         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1364         int o;
1365
1366         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1367                 min -= min / 2;
1368         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1369                 min -= min / 4;
1370
1371         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1372                 return 0;
1373         for (o = 0; o < order; o++) {
1374                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1375                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1376
1377                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1378                 min >>= 1;
1379
1380                 if (free_pages <= min)
1381                         return 0;
1382         }
1383         return 1;
1384 }
1385
1386 #ifdef CONFIG_NUMA
1387 /*
1388  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1389  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1390  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1391  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1392  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1393  *
1394  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1395  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1396  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1397  *
1398  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1399  * nothing and returns NULL.
1400  *
1401  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1402  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1403  *
1404  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1405  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1406  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1407  * quickly as we can.
1408  */
1409 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1410 {
1411         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1412         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1413
1414         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1415         if (!zlc)
1416                 return NULL;
1417
1418         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1419                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1420                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1421         }
1422
1423         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1424                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1425                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1426         return allowednodes;
1427 }
1428
1429 /*
1430  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1431  * if it is worth looking at further for free memory:
1432  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1433  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1434  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1435  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1436  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1437  * else return false (zero) if it is not.
1438  *
1439  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1440  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1441  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1442  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1443  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1444  * into the second scan of the zonelist.
1445  *
1446  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1447  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1448  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1449  * unturned looking for a free page.
1450  */
1451 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1452                                                 nodemask_t *allowednodes)
1453 {
1454         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1455         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1456         int n;                          /* node that zone *z is on */
1457
1458         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1459         if (!zlc)
1460                 return 1;
1461
1462         i = z - zonelist->_zonerefs;
1463         n = zlc->z_to_n[i];
1464
1465         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1466         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1471  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1472  * from that zone don't waste time re-examining it.
1473  */
1474 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1475 {
1476         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1477         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1478
1479         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1480         if (!zlc)
1481                 return;
1482
1483         i = z - zonelist->_zonerefs;
1484
1485         set_bit(i, zlc->fullzones);
1486 }
1487
1488 #else   /* CONFIG_NUMA */
1489
1490 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1491 {
1492         return NULL;
1493 }
1494
1495 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1496                                 nodemask_t *allowednodes)
1497 {
1498         return 1;
1499 }
1500
1501 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1502 {
1503 }
1504 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1505
1506 /*
1507  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1508  * a page.
1509  */
1510 static struct page *
1511 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1512                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1513                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1514 {
1515         struct zoneref *z;
1516         struct page *page = NULL;
1517         int classzone_idx;
1518         struct zone *zone;
1519         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1520         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1521         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1522
1523         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1524 zonelist_scan:
1525         /*
1526          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1527          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1528          */
1529         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1530                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1531                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1532                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1533                                 continue;
1534                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1535                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1536                                 goto try_next_zone;
1537
1538                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1539                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1540                         unsigned long mark;
1541                         int ret;
1542
1543                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1544                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1545                                     classzone_idx, alloc_flags))
1546                                 goto try_this_zone;
1547
1548                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1549                                 goto this_zone_full;
1550
1551                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1552                         switch (ret) {
1553                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1554                                 /* did not scan */
1555                                 goto try_next_zone;
1556                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1557                                 /* scanned but unreclaimable */
1558                                 goto this_zone_full;
1559                         default:
1560                                 /* did we reclaim enough */
1561                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1562                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1563                                         goto this_zone_full;
1564                         }
1565                 }
1566
1567 try_this_zone:
1568                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1569                                                 gfp_mask, migratetype);
1570                 if (page)
1571                         break;
1572 this_zone_full:
1573                 if (NUMA_BUILD)
1574                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1575 try_next_zone:
1576                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1577                         /*
1578                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1579                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1580                          */
1581                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1582                         zlc_active = 1;
1583                         did_zlc_setup = 1;
1584                 }
1585         }
1586
1587         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1588                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1589                 zlc_active = 0;
1590                 goto zonelist_scan;
1591         }
1592         return page;
1593 }
1594
1595 static inline int
1596 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1597                                 unsigned long pages_reclaimed)
1598 {
1599         /* Do not loop if specifically requested */
1600         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1601                 return 0;
1602
1603         /*
1604          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1605          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1606          * implementations.
1607          */
1608         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1609                 return 1;
1610
1611         /*
1612          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1613          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1614          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1615          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1616          * allocation still fails, we stop retrying.
1617          */
1618         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1619                 return 1;
1620
1621         /*
1622          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1623          * explicitly requests that.
1624          */
1625         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1626                 return 1;
1627
1628         return 0;
1629 }
1630
1631 static inline struct page *
1632 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1633         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1634         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1635         int migratetype)
1636 {
1637         struct page *page;
1638
1639         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1640         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1641                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1642                 return NULL;
1643         }
1644
1645         /*
1646          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1647          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1648          * we're still under heavy pressure.
1649          */
1650         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1651                 order, zonelist, high_zoneidx,
1652                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1653                 preferred_zone, migratetype);
1654         if (page)
1655                 goto out;
1656
1657         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1658                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1659                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1660                         goto out;
1661                 /*
1662                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1663                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1664                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1665                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1666                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1667                  */
1668                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1669                         goto out;
1670         }
1671         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1672         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1673
1674 out:
1675         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1676         return page;
1677 }
1678
1679 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1680 static inline struct page *
1681 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1682         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1683         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1684         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1685 {
1686         struct page *page = NULL;
1687         struct reclaim_state reclaim_state;
1688         struct task_struct *p = current;
1689
1690         cond_resched();
1691
1692         /* We now go into synchronous reclaim */
1693         cpuset_memory_pressure_bump();
1694         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1695         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1696         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1697         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1698
1699         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1700
1701         p->reclaim_state = NULL;
1702         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1703         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1704
1705         cond_resched();
1706
1707         if (order != 0)
1708                 drain_all_pages();
1709
1710         if (likely(*did_some_progress))
1711                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1712                                         zonelist, high_zoneidx,
1713                                         alloc_flags, preferred_zone,
1714                                         migratetype);
1715         return page;
1716 }
1717
1718 /*
1719  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1720  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1721  */
1722 static inline struct page *
1723 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1724         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1725         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1726         int migratetype)
1727 {
1728         struct page *page;
1729
1730         do {
1731                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1732                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1733                         preferred_zone, migratetype);
1734
1735                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1736                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1737         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1738
1739         return page;
1740 }
1741
1742 static inline
1743 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1744                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1745 {
1746         struct zoneref *z;
1747         struct zone *zone;
1748
1749         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1750                 wakeup_kswapd(zone, order);
1751 }
1752
1753 static inline int
1754 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1755 {
1756         struct task_struct *p = current;
1757         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1758         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1759
1760         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1761         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1762
1763         /*
1764          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1765          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1766          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1767          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1768          */
1769         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1770
1771         if (!wait) {
1772                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1773                 /*
1774                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1775                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1776                  */
1777                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1778         } else if (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt())
1779                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1780
1781         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1782                 if (!in_interrupt() &&
1783                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1784                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1785                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1786         }
1787
1788         return alloc_flags;
1789 }
1790
1791 static inline struct page *
1792 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1793         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1794         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1795         int migratetype)
1796 {
1797         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1798         struct page *page = NULL;
1799         int alloc_flags;
1800         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1801         unsigned long did_some_progress;
1802         struct task_struct *p = current;
1803
1804         /*
1805          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1806          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1807          * be using allocators in order of preference for an area that is
1808          * too large.
1809          */
1810         if (order >= MAX_ORDER) {
1811                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1812                 return NULL;
1813         }
1814
1815         /*
1816          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1817          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1818          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1819          * using a larger set of nodes after it has established that the
1820          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1821          * over allocated.
1822          */
1823         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1824                 goto nopage;
1825
1826 restart:
1827         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1828
1829         /*
1830          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1831          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1832          * to how we want to proceed.
1833          */
1834         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1835
1836         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1837         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1838                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1839                         preferred_zone, migratetype);
1840         if (page)
1841                 goto got_pg;
1842
1843 rebalance:
1844         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1845         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1846                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1847                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1848                                 preferred_zone, migratetype);
1849                 if (page)
1850                         goto got_pg;
1851         }
1852
1853         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1854         if (!wait)
1855                 goto nopage;
1856
1857         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1858         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1859                 goto nopage;
1860
1861         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
1862         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1863                 goto nopage;
1864
1865         /* Try direct reclaim and then allocating */
1866         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1867                                         zonelist, high_zoneidx,
1868                                         nodemask,
1869                                         alloc_flags, preferred_zone,
1870                                         migratetype, &did_some_progress);
1871         if (page)
1872                 goto got_pg;
1873
1874         /*
1875          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1876          * running out of options and have to consider going OOM
1877          */
1878         if (!did_some_progress) {
1879                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1880                         if (oom_killer_disabled)
1881                                 goto nopage;
1882                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1883                                         zonelist, high_zoneidx,
1884                                         nodemask, preferred_zone,
1885                                         migratetype);
1886                         if (page)
1887                                 goto got_pg;
1888
1889                         /*
1890                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1891                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1892                          * made, there are no other options and retrying is
1893                          * unlikely to help.
1894                          */
1895                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1896                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1897                                 goto nopage;
1898
1899                         goto restart;
1900                 }
1901         }
1902
1903         /* Check if we should retry the allocation */
1904         pages_reclaimed += did_some_progress;
1905         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1906                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1907                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1908                 goto rebalance;
1909         }
1910
1911 nopage:
1912         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1913                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1914                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1915                         p->comm, order, gfp_mask);
1916                 dump_stack();
1917                 show_mem();
1918         }
1919         return page;
1920 got_pg:
1921         if (kmemcheck_enabled)
1922                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
1923         return page;
1924
1925 }
1926
1927 /*
1928  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1929  */
1930 struct page *
1931 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1932                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1933 {
1934         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1935         struct zone *preferred_zone;
1936         struct page *page;
1937         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1938
1939         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
1940
1941         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1942
1943         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1944
1945         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1946                 return NULL;
1947
1948         /*
1949          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1950          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1951          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1952          */
1953         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1954                 return NULL;
1955
1956         /* The preferred zone is used for statistics later */
1957         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1958         if (!preferred_zone)
1959                 return NULL;
1960
1961         /* First allocation attempt */
1962         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1963                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1964                         preferred_zone, migratetype);
1965         if (unlikely(!page))
1966                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1967                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1968                                 preferred_zone, migratetype);
1969
1970         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
1971         return page;
1972 }
1973 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1974
1975 /*
1976  * Common helper functions.
1977  */
1978 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1979 {
1980         struct page *page;
1981
1982         /*
1983          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
1984          * a highmem page
1985          */
1986         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1987
1988         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1989         if (!page)
1990                 return 0;
1991         return (unsigned long) page_address(page);
1992 }
1993 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1994
1995 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1996 {
1997         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1998 }
1999 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2000
2001 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2002 {
2003         int i = pagevec_count(pvec);
2004
2005         while (--i >= 0) {
2006                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2007                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2008         }
2009 }
2010
2011 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2012 {
2013         if (put_page_testzero(page)) {
2014                 trace_mm_page_free_direct(page, order);
2015                 if (order == 0)
2016                         free_hot_page(page);
2017                 else
2018                         __free_pages_ok(page, order);
2019         }
2020 }
2021
2022 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2023
2024 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2025 {
2026         if (addr != 0) {
2027                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2028                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2029         }
2030 }
2031
2032 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2033
2034 /**
2035  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2036  * @size: the number of bytes to allocate
2037  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2038  *
2039  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2040  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2041  * allocate memory in power-of-two pages.
2042  *
2043  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2044  *
2045  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2046  */
2047 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2048 {
2049         unsigned int order = get_order(size);
2050         unsigned long addr;
2051
2052         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2053         if (addr) {
2054                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2055                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2056
2057                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2058                 while (used < alloc_end) {
2059                         free_page(used);
2060                         used += PAGE_SIZE;
2061                 }
2062         }
2063
2064         return (void *)addr;
2065 }
2066 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2067
2068 /**
2069  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2070  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2071  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2072  *
2073  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2074  */
2075 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2076 {
2077         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2078         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2079
2080         while (addr < end) {
2081                 free_page(addr);
2082                 addr += PAGE_SIZE;
2083         }
2084 }
2085 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2086
2087 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2088 {
2089         struct zoneref *z;
2090         struct zone *zone;
2091
2092         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2093         unsigned int sum = 0;
2094
2095         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2096
2097         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2098                 unsigned long size = zone->present_pages;
2099                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2100                 if (size > high)
2101                         sum += size - high;
2102         }
2103
2104         return sum;
2105 }
2106
2107 /*
2108  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2109  */
2110 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2111 {
2112         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2113 }
2114 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2115
2116 /*
2117  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2118  */
2119 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2120 {
2121         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2122 }
2123
2124 static inline void show_node(struct zone *zone)
2125 {
2126         if (NUMA_BUILD)
2127                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2128 }
2129
2130 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2131 {
2132         val->totalram = totalram_pages;
2133         val->sharedram = 0;
2134         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2135         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2136         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2137         val->freehigh = nr_free_highpages();
2138         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2139 }
2140
2141 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2142
2143 #ifdef CONFIG_NUMA
2144 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2145 {
2146         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2147
2148         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2149         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2150 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2151         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2152         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2153                         NR_FREE_PAGES);
2154 #else
2155         val->totalhigh = 0;
2156         val->freehigh = 0;
2157 #endif
2158         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2159 }
2160 #endif
2161
2162 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2163
2164 /*
2165  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2166  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2167  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2168  */
2169 void show_free_areas(void)
2170 {
2171         int cpu;
2172         struct zone *zone;
2173
2174         for_each_populated_zone(zone) {
2175                 show_node(zone);
2176                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2177
2178                 for_each_online_cpu(cpu) {
2179                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2180
2181                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2182
2183                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2184                                cpu, pageset->pcp.high,
2185                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2186                 }
2187         }
2188
2189         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2190                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2191                 " unevictable:%lu"
2192                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2193                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2194                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2195                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2196                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2197                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2198                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2199                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2200                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2201                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2202                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2203                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2204                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2205                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2206                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2207                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2208                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2209                 global_page_state(NR_SHMEM),
2210                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2211                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2212
2213         for_each_populated_zone(zone) {
2214                 int i;
2215
2216                 show_node(zone);
2217                 printk("%s"
2218                         " free:%lukB"
2219                         " min:%lukB"
2220                         " low:%lukB"
2221                         " high:%lukB"
2222                         " active_anon:%lukB"
2223                         " inactive_anon:%lukB"
2224                         " active_file:%lukB"
2225                         " inactive_file:%lukB"
2226                         " unevictable:%lukB"
2227                         " isolated(anon):%lukB"
2228                         " isolated(file):%lukB"
2229                         " present:%lukB"
2230                         " mlocked:%lukB"
2231                         " dirty:%lukB"
2232                         " writeback:%lukB"
2233                         " mapped:%lukB"
2234                         " shmem:%lukB"
2235                         " slab_reclaimable:%lukB"
2236                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2237                         " kernel_stack:%lukB"
2238                         " pagetables:%lukB"
2239                         " unstable:%lukB"
2240                         " bounce:%lukB"
2241                         " writeback_tmp:%lukB"
2242                         " pages_scanned:%lu"
2243                         " all_unreclaimable? %s"
2244                         "\n",
2245                         zone->name,
2246                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2247                         K(min_wmark_pages(zone)),
2248                         K(low_wmark_pages(zone)),
2249                         K(high_wmark_pages(zone)),
2250                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2251                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2252                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2253                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2254                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2255                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2256                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2257                         K(zone->present_pages),
2258                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2259                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2260                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2261                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2262                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2263                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2264                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2265                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2266                                 THREAD_SIZE / 1024,
2267                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2268                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2269                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2270                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2271                         zone->pages_scanned,
2272                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2273                         );
2274                 printk("lowmem_reserve[]:");
2275                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2276                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2277                 printk("\n");
2278         }
2279
2280         for_each_populated_zone(zone) {
2281                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2282
2283                 show_node(zone);
2284                 printk("%s: ", zone->name);
2285
2286                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2287                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2288                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2289                         total += nr[order] << order;
2290                 }
2291                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2292                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2293                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2294                 printk("= %lukB\n", K(total));
2295         }
2296
2297         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2298
2299         show_swap_cache_info();
2300 }
2301
2302 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2303 {
2304         zoneref->zone = zone;
2305         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2306 }
2307
2308 /*
2309  * Builds allocation fallback zone lists.
2310  *
2311  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2312  */
2313 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2314                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2315 {
2316         struct zone *zone;
2317
2318         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2319         zone_type++;
2320
2321         do {
2322                 zone_type--;
2323                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2324                 if (populated_zone(zone)) {
2325                         zoneref_set_zone(zone,
2326                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2327                         check_highest_zone(zone_type);
2328                 }
2329
2330         } while (zone_type);
2331         return nr_zones;
2332 }
2333
2334
2335 /*
2336  *  zonelist_order:
2337  *  0 = automatic detection of better ordering.
2338  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2339  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2340  *
2341  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2342  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2343  */
2344 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2345 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2346 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2347
2348 /* zonelist order in the kernel.
2349  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2350  */
2351 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2352 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2353
2354
2355 #ifdef CONFIG_NUMA
2356 /* The value user specified ....changed by config */
2357 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2358 /* string for sysctl */
2359 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2360 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2361
2362 /*
2363  * interface for configure zonelist ordering.
2364  * command line option "numa_zonelist_order"
2365  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2366  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2367  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2368  */
2369
2370 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2371 {
2372         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2373                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2374         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2375                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2376         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2377                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2378         } else {
2379                 printk(KERN_WARNING
2380                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2381                         "%s\n", s);
2382                 return -EINVAL;
2383         }
2384         return 0;
2385 }
2386
2387 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2388 {
2389         if (s)
2390                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2391         return 0;
2392 }
2393 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2394
2395 /*
2396  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2397  */
2398 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2399                 void __user *buffer, size_t *length,
2400                 loff_t *ppos)
2401 {
2402         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2403         int ret;
2404
2405         if (write)
2406                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2407                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2408         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2409         if (ret)
2410                 return ret;
2411         if (write) {
2412                 int oldval = user_zonelist_order;
2413                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2414                         /*
2415                          * bogus value.  restore saved string
2416                          */
2417                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2418                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2419                         user_zonelist_order = oldval;
2420                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2421                         build_all_zonelists();
2422         }
2423         return 0;
2424 }
2425
2426
2427 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2428 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2429
2430 /**
2431  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2432  * @node: node whose fallback list we're appending
2433  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2434  *
2435  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2436  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2437  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2438  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2439  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2440  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2441  * on them otherwise.
2442  * It returns -1 if no node is found.
2443  */
2444 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2445 {
2446         int n, val;
2447         int min_val = INT_MAX;
2448         int best_node = -1;
2449         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2450
2451         /* Use the local node if we haven't already */
2452         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2453                 node_set(node, *used_node_mask);
2454                 return node;
2455         }
2456
2457         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2458
2459                 /* Don't want a node to appear more than once */
2460                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2461                         continue;
2462
2463                 /* Use the distance array to find the distance */
2464                 val = node_distance(node, n);
2465
2466                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2467                 val += (n < node);
2468
2469                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2470                 tmp = cpumask_of_node(n);
2471                 if (!cpumask_empty(tmp))
2472                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2473
2474                 /* Slight preference for less loaded node */
2475                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2476                 val += node_load[n];
2477
2478                 if (val < min_val) {
2479                         min_val = val;
2480                         best_node = n;
2481                 }
2482         }
2483
2484         if (best_node >= 0)
2485                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2486
2487         return best_node;
2488 }
2489
2490
2491 /*
2492  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2493  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2494  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2495  */
2496 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2497 {
2498         int j;
2499         struct zonelist *zonelist;
2500
2501         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2502         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2503                 ;
2504         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2505                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2506         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2507         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2508 }
2509
2510 /*
2511  * Build gfp_thisnode zonelists
2512  */
2513 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2514 {
2515         int j;
2516         struct zonelist *zonelist;
2517
2518         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2519         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2520         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2521         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2522 }
2523
2524 /*
2525  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2526  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2527  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2528  * may still exist in local DMA zone.
2529  */
2530 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2531
2532 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2533 {
2534         int pos, j, node;
2535         int zone_type;          /* needs to be signed */
2536         struct zone *z;
2537         struct zonelist *zonelist;
2538
2539         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2540         pos = 0;
2541         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2542                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2543                         node = node_order[j];
2544                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2545                         if (populated_zone(z)) {
2546                                 zoneref_set_zone(z,
2547                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2548                                 check_highest_zone(zone_type);
2549                         }
2550                 }
2551         }
2552         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2553         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2554 }
2555
2556 static int default_zonelist_order(void)
2557 {
2558         int nid, zone_type;
2559         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2560         struct zone *z;
2561         int average_size;
2562         /*
2563          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2564          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2565          * into OOM very easily.
2566          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2567          */
2568         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2569         low_kmem_size = 0;
2570         total_size = 0;
2571         for_each_online_node(nid) {
2572                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2573                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2574                         if (populated_zone(z)) {
2575                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2576                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2577                                 total_size += z->present_pages;
2578                         }
2579                 }
2580         }
2581         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2582             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2583                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2584         /*
2585          * look into each node's config.
2586          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2587          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2588          */
2589         average_size = total_size /
2590                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2591         for_each_online_node(nid) {
2592                 low_kmem_size = 0;
2593                 total_size = 0;
2594                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2595                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2596                         if (populated_zone(z)) {
2597                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2598                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2599                                 total_size += z->present_pages;
2600                         }
2601                 }
2602                 if (low_kmem_size &&
2603                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2604                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2605                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2606         }
2607         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2608 }
2609
2610 static void set_zonelist_order(void)
2611 {
2612         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2613                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2614         else
2615                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2616 }
2617
2618 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2619 {
2620         int j, node, load;
2621         enum zone_type i;
2622         nodemask_t used_mask;
2623         int local_node, prev_node;
2624         struct zonelist *zonelist;
2625         int order = current_zonelist_order;
2626
2627         /* initialize zonelists */
2628         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2629                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2630                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2631                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2632         }
2633
2634         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2635         local_node = pgdat->node_id;
2636         load = nr_online_nodes;
2637         prev_node = local_node;
2638         nodes_clear(used_mask);
2639
2640         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2641         j = 0;
2642
2643         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2644                 int distance = node_distance(local_node, node);
2645
2646                 /*
2647                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2648                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2649                  */
2650                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2651                         zone_reclaim_mode = 1;
2652
2653                 /*
2654                  * We don't want to pressure a particular node.
2655                  * So adding penalty to the first node in same
2656                  * distance group to make it round-robin.
2657                  */
2658                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2659                         node_load[node] = load;
2660
2661                 prev_node = node;
2662                 load--;
2663                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2664                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2665                 else
2666                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2667         }
2668
2669         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2670                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2671                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2672         }
2673
2674         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2675 }
2676
2677 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2678 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2679 {
2680         struct zonelist *zonelist;
2681         struct zonelist_cache *zlc;
2682         struct zoneref *z;
2683
2684         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2685         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2686         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2687         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2688                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2689 }
2690
2691
2692 #else   /* CONFIG_NUMA */
2693
2694 static void set_zonelist_order(void)
2695 {
2696         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2697 }
2698
2699 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2700 {
2701         int node, local_node;
2702         enum zone_type j;
2703         struct zonelist *zonelist;
2704
2705         local_node = pgdat->node_id;
2706
2707         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2708         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2709
2710         /*
2711          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2712          * of all the other nodes.
2713          * We don't want to pressure a particular node, so when
2714          * building the zones for node N, we make sure that the
2715          * zones coming right after the local ones are those from
2716          * node N+1 (modulo N)
2717          */
2718         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2719                 if (!node_online(node))
2720                         continue;
2721                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2722                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2723         }
2724         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2725                 if (!node_online(node))
2726                         continue;
2727                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2728                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2729         }
2730
2731         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2732         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2733 }
2734
2735 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2736 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2737 {
2738         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2739 }
2740
2741 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2742
2743 /* return values int ....just for stop_machine() */
2744 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2745 {
2746         int nid;
2747
2748 #ifdef CONFIG_NUMA
2749         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2750 #endif
2751         for_each_online_node(nid) {
2752                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2753
2754                 build_zonelists(pgdat);
2755                 build_zonelist_cache(pgdat);
2756         }
2757         return 0;
2758 }
2759
2760 void build_all_zonelists(void)
2761 {
2762         set_zonelist_order();
2763
2764         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2765                 __build_all_zonelists(NULL);
2766                 mminit_verify_zonelist();
2767                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2768         } else {
2769                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2770                    of zonelist */
2771                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2772                 /* cpuset refresh routine should be here */
2773         }
2774         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2775         /*
2776          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2777          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2778          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2779          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2780          * disabled and enable it later
2781          */
2782         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2783                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2784         else
2785                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2786
2787         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2788                 "Total pages: %ld\n",
2789                         nr_online_nodes,
2790                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2791                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2792                         vm_total_pages);
2793 #ifdef CONFIG_NUMA
2794         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2795 #endif
2796 }
2797
2798 /*
2799  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2800  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2801  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2802  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2803  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2804  * conservative, even though it seems large.
2805  *
2806  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2807  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2808  */
2809 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2810
2811 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2812 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2813 {
2814         unsigned long size = 1;
2815
2816         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2817
2818         while (size < pages)
2819                 size <<= 1;
2820
2821         /*
2822          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2823          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2824          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2825          */
2826         size = min(size, 4096UL);
2827
2828         return max(size, 4UL);
2829 }
2830 #else
2831 /*
2832  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2833  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2834  *
2835  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2836  *
2837  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2838  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2839  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2840  *
2841  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2842  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2843  *
2844  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2845  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2846  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2847  */
2848 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2849 {
2850         return 4096UL;
2851 }
2852 #endif
2853
2854 /*
2855  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2856  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2857  * hash function before the remainder is taken.
2858  */
2859 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2860 {
2861         return ffz(~size);
2862 }
2863
2864 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2865
2866 /*
2867  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2868  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2869  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2870  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2871  * blocks as reclaim kicks in
2872  */
2873 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2874 {
2875         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2876         struct page *page;
2877         unsigned long block_migratetype;
2878         int reserve;
2879
2880         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2881         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2882         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2883         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2884                                                         pageblock_order;
2885
2886         /*
2887          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
2888          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
2889          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
2890          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
2891          * future allocation of hugepages at runtime.
2892          */
2893         reserve = min(2, reserve);
2894
2895         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2896                 if (!pfn_valid(pfn))
2897                         continue;
2898                 page = pfn_to_page(pfn);
2899
2900                 /* Watch out for overlapping nodes */
2901                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2902                         continue;
2903
2904                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2905                 if (PageReserved(page))
2906                         continue;
2907
2908                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2909
2910                 /* If this block is reserved, account for it */
2911                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2912                         reserve--;
2913                         continue;
2914                 }
2915
2916                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2917                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2918                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2919                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2920                         reserve--;
2921                         continue;
2922                 }
2923
2924                 /*
2925                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2926                  * take it back
2927                  */
2928                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2929                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2930                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2931                 }
2932         }
2933 }
2934
2935 /*
2936  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2937  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2938  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2939  */
2940 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2941                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2942 {
2943         struct page *page;
2944         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2945         unsigned long pfn;
2946         struct zone *z;
2947
2948         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2949                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2950
2951         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2952         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2953                 /*
2954                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2955                  * handed to this function.  They do not
2956                  * exist on hotplugged memory.
2957                  */
2958                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2959                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2960                                 continue;
2961                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2962                                 continue;
2963                 }
2964                 page = pfn_to_page(pfn);
2965                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2966                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2967                 init_page_count(page);
2968                 reset_page_mapcount(page);
2969                 SetPageReserved(page);
2970                 /*
2971                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2972                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2973                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2974                  * the address space during boot when many long-lived
2975                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2976                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2977                  * setup_zone_migrate_reserve()
2978                  *
2979                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2980                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2981                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2982                  * pfn out of zone.
2983                  */
2984                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2985                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2986                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2987                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2988
2989                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2990 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2991                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2992                 if (!is_highmem_idx(zone))
2993                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2994 #endif
2995         }
2996 }
2997
2998 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2999 {
3000         int order, t;
3001         for_each_migratetype_order(order, t) {
3002                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3003                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3004         }
3005 }
3006
3007 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3008 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3009         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3010 #endif
3011
3012 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3013 {
3014 #ifdef CONFIG_MMU
3015         int batch;
3016
3017         /*
3018          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3019          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3020          *
3021          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3022          */
3023         batch = zone->present_pages / 1024;
3024         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3025                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3026         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3027         if (batch < 1)
3028                 batch = 1;
3029
3030         /*
3031          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3032          * of 2 value was found to be more likely to have
3033          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3034          *
3035          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3036          * batches of pages, one task can end up with a lot
3037          * of pages of one half of the possible page colors
3038          * and the other with pages of the other colors.
3039          */
3040         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3041
3042         return batch;
3043
3044 #else
3045         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3046          * conditions.
3047          *
3048          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3049          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3050          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3051          *
3052          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3053          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3054          * can be a significant delay between the individual batches being
3055          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3056          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3057          */
3058         return 0;
3059 #endif
3060 }
3061
3062 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3063 {
3064         struct per_cpu_pages *pcp;
3065         int migratetype;
3066
3067         memset(p, 0, sizeof(*p));
3068
3069         pcp = &p->pcp;
3070         pcp->count = 0;
3071         pcp->high = 6 * batch;
3072         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3073         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3074                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3075 }
3076
3077 /*
3078  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3079  * to the value high for the pageset p.
3080  */
3081
3082 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3083                                 unsigned long high)
3084 {
3085         struct per_cpu_pages *pcp;
3086
3087         pcp = &p->pcp;
3088         pcp->high = high;
3089         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3090         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3091                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3092 }
3093
3094
3095 #ifdef CONFIG_NUMA
3096 /*
3097  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3098  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3099  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3100  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3101  * with interrupts disabled.
3102  *
3103  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
3104  *
3105  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3106  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3107  * hotplugged processors.
3108  *
3109  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3110  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3111  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3112  */
3113 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
3114
3115 /*
3116  * Dynamically allocate memory for the
3117  * per cpu pageset array in struct zone.
3118  */
3119 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
3120 {
3121         struct zone *zone, *dzone;
3122         int node = cpu_to_node(cpu);
3123
3124         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
3125
3126         for_each_populated_zone(zone) {
3127                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
3128                                          GFP_KERNEL, node);
3129                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
3130                         goto bad;
3131
3132                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
3133
3134                 if (percpu_pagelist_fraction)
3135                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
3136                             (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
3137         }
3138
3139         return 0;
3140 bad:
3141         for_each_zone(dzone) {
3142                 if (!populated_zone(dzone))
3143                         continue;
3144                 if (dzone == zone)
3145                         break;
3146                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3147                 zone_pcp(dzone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3148         }
3149         return -ENOMEM;
3150 }
3151
3152 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3153 {
3154         struct zone *zone;
3155
3156         for_each_zone(zone) {
3157                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3158
3159                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3160                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3161                         kfree(pset);
3162                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3163         }
3164 }
3165
3166 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3167                 unsigned long action,
3168                 void *hcpu)
3169 {
3170         int cpu = (long)hcpu;
3171         int ret = NOTIFY_OK;
3172
3173         switch (action) {
3174         case CPU_UP_PREPARE:
3175         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3176                 if (process_zones(cpu))
3177                         ret = NOTIFY_BAD;
3178                 break;
3179         case CPU_UP_CANCELED:
3180         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3181         case CPU_DEAD:
3182         case CPU_DEAD_FROZEN:
3183                 free_zone_pagesets(cpu);
3184                 break;
3185         default:
3186                 break;
3187         }
3188         return ret;
3189 }
3190
3191 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3192         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3193
3194 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3195 {
3196         int err;
3197
3198         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3199          * A cpuup callback will do this for every cpu
3200          * as it comes online
3201          */
3202         err = process_zones(smp_processor_id());
3203         BUG_ON(err);
3204         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3205 }
3206
3207 #endif
3208
3209 static noinline __init_refok
3210 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3211 {
3212         int i;
3213         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3214         size_t alloc_size;
3215
3216         /*
3217          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3218          * per zone.
3219          */
3220         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3221                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3222         zone->wait_table_bits =
3223                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3224         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3225                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3226
3227         if (!slab_is_available()) {
3228                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3229                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3230         } else {
3231                 /*
3232                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3233                  * via memory hot-add.
3234                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3235                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3236                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3237                  * node itself as well.
3238                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3239                  * necessary.
3240                  */
3241                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3242         }
3243         if (!zone->wait_table)
3244                 return -ENOMEM;
3245
3246         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3247                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3248
3249         return 0;
3250 }
3251
3252 static int __zone_pcp_update(void *data)
3253 {
3254         struct zone *zone = data;
3255         int cpu;
3256         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3257
3258         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3259                 struct per_cpu_pageset *pset;
3260                 struct per_cpu_pages *pcp;
3261
3262                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
3263                 pcp = &pset->pcp;
3264
3265                 local_irq_save(flags);
3266                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3267                 setup_pageset(pset, batch);
3268                 local_irq_restore(flags);
3269         }
3270         return 0;
3271 }
3272
3273 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3274 {
3275         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3276 }
3277
3278 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3279 {
3280         int cpu;
3281         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3282
3283         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3284 #ifdef CONFIG_NUMA
3285                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3286                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3287                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3288 #else
3289                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3290 #endif
3291         }
3292         if (zone->present_pages)
3293                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3294                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3295 }
3296
3297 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3298                                         unsigned long zone_start_pfn,
3299                                         unsigned long size,
3300                                         enum memmap_context context)
3301 {
3302         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3303         int ret;
3304         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3305         if (ret)
3306                 return ret;
3307         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3308
3309         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3310
3311         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3312                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3313                         pgdat->node_id,
3314                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3315                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3316
3317         zone_init_free_lists(zone);
3318
3319         return 0;
3320 }
3321
3322 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3323 /*
3324  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3325  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3326  */
3327 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3328 {
3329         int i;
3330
3331         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3332                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3333                         return i;
3334
3335         return -1;
3336 }
3337
3338 /*
3339  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3340  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3341  */
3342 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3343 {
3344         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3345                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3346                         return index;
3347
3348         return -1;
3349 }
3350
3351 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3352 /*
3353  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3354  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3355  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3356  * alternative
3357  */
3358 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3359 {
3360         int i;
3361
3362         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3363                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3364                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3365
3366                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3367                         return early_node_map[i].nid;
3368         }
3369         /* This is a memory hole */
3370         return -1;
3371 }
3372 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3373
3374 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3375 {
3376         int nid;
3377
3378         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3379         if (nid >= 0)
3380                 return nid;
3381         /* just returns 0 */
3382         return 0;
3383 }
3384
3385 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3386 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3387 {
3388         int nid;
3389
3390         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3391         if (nid >= 0 && nid != node)
3392                 return false;
3393         return true;
3394 }
3395 #endif
3396
3397 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3398 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3399         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3400                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3401
3402 /**
3403  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3404  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3405  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3406  *
3407  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3408  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3409  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3410  */
3411 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3412                                                 unsigned long max_low_pfn)
3413 {
3414         int i;
3415
3416         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3417                 unsigned long size_pages = 0;
3418                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3419
3420                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3421                         continue;
3422
3423                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3424                         end_pfn = max_low_pfn;
3425
3426                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3427                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3428                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3429                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3430         }
3431 }
3432
3433 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3434 {
3435         int i;
3436         int ret;
3437
3438         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3439                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3440                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3441                 if (ret)
3442                         break;
3443         }
3444 }
3445 /**
3446  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3447  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3448  *
3449  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3450  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3451  * function may be used instead of calling memory_present() manually.