094472377d81e77b6fd5e9de5f05d3153b271a98
[pandora-kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/memory.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/ftrace_event.h>
58 #include <linux/memcontrol.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62 #include <asm/div64.h>
63 #include "internal.h"
64
65 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
66 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
67 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
68 #endif
69
70 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
71 /*
72  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
73  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
74  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
75  * defined in <linux/topology.h>.
76  */
77 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
79 #endif
80
81 /*
82  * Array of node states.
83  */
84 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
85         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
86         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
87 #ifndef CONFIG_NUMA
88         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
90         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #endif
92         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif  /* NUMA */
94 };
95 EXPORT_SYMBOL(node_states);
96
97 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
98 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
99 int percpu_pagelist_fraction;
100 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
101
102 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
103 /*
104  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
105  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
106  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
107  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
108  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
109  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
110  */
111
112 static gfp_t saved_gfp_mask;
113
114 void pm_restore_gfp_mask(void)
115 {
116         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
117         if (saved_gfp_mask) {
118                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
119                 saved_gfp_mask = 0;
120         }
121 }
122
123 void pm_restrict_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         WARN_ON(saved_gfp_mask);
127         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
128         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
129 }
130 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
131
132 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
133 int pageblock_order __read_mostly;
134 #endif
135
136 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
137
138 /*
139  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
140  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
141  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
142  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
143  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
144  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
145  *
146  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
147  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
148  */
149 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
150 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
151          256,
152 #endif
153 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
154          256,
155 #endif
156 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
157          32,
158 #endif
159          32,
160 };
161
162 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
163
164 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
165 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
166          "DMA",
167 #endif
168 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
169          "DMA32",
170 #endif
171          "Normal",
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          "HighMem",
174 #endif
175          "Movable",
176 };
177
178 int min_free_kbytes = 1024;
179
180 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
181 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
182 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
183
184 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
185   /*
186    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
187    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
188    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
189    * so the number of times add_active_range() can be called is
190    * related to the number of nodes and the number of holes
191    */
192   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
193     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
194     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
195   #else
196     #if MAX_NUMNODES >= 32
197       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
198       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
199     #else
200       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
201       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
202     #endif
203   #endif
204
205   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
206   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
207   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
208   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
209   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
210   static unsigned long __initdata required_movablecore;
211   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
212
213   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
214   int movable_zone;
215   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
216 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
217
218 #if MAX_NUMNODES > 1
219 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
220 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
221 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
222 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
223 #endif
224
225 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
226
227 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
228 {
229
230         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
231                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
232
233         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
234                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
235 }
236
237 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
238
239 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
240 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
241 {
242         int ret = 0;
243         unsigned seq;
244         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
245
246         do {
247                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
248                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
249                         ret = 1;
250                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
251                         ret = 1;
252         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
253
254         return ret;
255 }
256
257 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
258 {
259         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
260                 return 0;
261         if (zone != page_zone(page))
262                 return 0;
263
264         return 1;
265 }
266 /*
267  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
268  */
269 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
270 {
271         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
272                 return 1;
273         if (!page_is_consistent(zone, page))
274                 return 1;
275
276         return 0;
277 }
278 #else
279 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
280 {
281         return 0;
282 }
283 #endif
284
285 static void bad_page(struct page *page)
286 {
287         static unsigned long resume;
288         static unsigned long nr_shown;
289         static unsigned long nr_unshown;
290
291         /* Don't complain about poisoned pages */
292         if (PageHWPoison(page)) {
293                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
294                 return;
295         }
296
297         /*
298          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
299          * or allow a steady drip of one report per second.
300          */
301         if (nr_shown == 60) {
302                 if (time_before(jiffies, resume)) {
303                         nr_unshown++;
304                         goto out;
305                 }
306                 if (nr_unshown) {
307                         printk(KERN_ALERT
308                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
309                                 nr_unshown);
310                         nr_unshown = 0;
311                 }
312                 nr_shown = 0;
313         }
314         if (nr_shown++ == 0)
315                 resume = jiffies + 60 * HZ;
316
317         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
318                 current->comm, page_to_pfn(page));
319         dump_page(page);
320
321         dump_stack();
322 out:
323         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
324         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
325         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
326 }
327
328 /*
329  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
330  *
331  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
332  *
333  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
334  *
335  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
336  * the head page (even the head page has this).
337  *
338  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
339  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
340  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
341  */
342
343 static void free_compound_page(struct page *page)
344 {
345         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
346 }
347
348 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
349 {
350         int i;
351         int nr_pages = 1 << order;
352
353         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
354         set_compound_order(page, order);
355         __SetPageHead(page);
356         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
357                 struct page *p = page + i;
358
359                 __SetPageTail(p);
360                 p->first_page = page;
361         }
362 }
363
364 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
365 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369         int bad = 0;
370
371         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
372             unlikely(!PageHead(page))) {
373                 bad_page(page);
374                 bad++;
375         }
376
377         __ClearPageHead(page);
378
379         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
380                 struct page *p = page + i;
381
382                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
383                         bad_page(page);
384                         bad++;
385                 }
386                 __ClearPageTail(p);
387         }
388
389         return bad;
390 }
391
392 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
393 {
394         int i;
395
396         /*
397          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
398          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
399          */
400         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
401         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
402                 clear_highpage(page + i);
403 }
404
405 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
406 {
407         set_page_private(page, order);
408         __SetPageBuddy(page);
409 }
410
411 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
412 {
413         __ClearPageBuddy(page);
414         set_page_private(page, 0);
415 }
416
417 /*
418  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
419  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
420  *
421  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
422  * the following equation:
423  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
424  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
425  * 1 buddy is #10:
426  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
427  *
428  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
429  * satisfies the following equation:
430  *     P = B & ~(1 << O)
431  *
432  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
433  */
434 static inline unsigned long
435 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
436 {
437         return page_idx ^ (1 << order);
438 }
439
440 /*
441  * This function checks whether a page is free && is the buddy
442  * we can do coalesce a page and its buddy if
443  * (a) the buddy is not in a hole &&
444  * (b) the buddy is in the buddy system &&
445  * (c) a page and its buddy have the same order &&
446  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
447  *
448  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
449  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
450  *
451  * For recording page's order, we use page_private(page).
452  */
453 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
454                                                                 int order)
455 {
456         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
457                 return 0;
458
459         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
460                 return 0;
461
462         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
463                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
464                 return 1;
465         }
466         return 0;
467 }
468
469 /*
470  * Freeing function for a buddy system allocator.
471  *
472  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
473  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
474  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
475  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
476  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
477  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
478  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
479  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
480  * parts of the VM system.
481  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
482  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
483  * order is recorded in page_private(page) field.
484  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
485  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
486  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
487  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
488  * triggers coalescing into a block of larger size.            
489  *
490  * -- wli
491  */
492
493 static inline void __free_one_page(struct page *page,
494                 struct zone *zone, unsigned int order,
495                 int migratetype)
496 {
497         unsigned long page_idx;
498         unsigned long combined_idx;
499         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
500         struct page *buddy;
501
502         if (unlikely(PageCompound(page)))
503                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
504                         return;
505
506         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
507
508         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
509
510         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
511         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
512
513         while (order < MAX_ORDER-1) {
514                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
515                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
516                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
517                         break;
518
519                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
520                 list_del(&buddy->lru);
521                 zone->free_area[order].nr_free--;
522                 rmv_page_order(buddy);
523                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
524                 page = page + (combined_idx - page_idx);
525                 page_idx = combined_idx;
526                 order++;
527         }
528         set_page_order(page, order);
529
530         /*
531          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
532          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
533          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
534          * that is happening, add the free page to the tail of the list
535          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
536          * as a higher order page
537          */
538         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
539                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
540                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
541                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
542                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
543                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
544                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
545                         list_add_tail(&page->lru,
546                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
547                         goto out;
548                 }
549         }
550
551         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
552 out:
553         zone->free_area[order].nr_free++;
554 }
555
556 /*
557  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
558  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
559  * free_pages_check() will verify...
560  */
561 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
562 {
563         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
564         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
565 }
566
567 static inline int free_pages_check(struct page *page)
568 {
569         if (unlikely(page_mapcount(page) |
570                 (page->mapping != NULL)  |
571                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
572                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
573                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
574                 bad_page(page);
575                 return 1;
576         }
577         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
578                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
579         return 0;
580 }
581
582 /*
583  * Frees a number of pages from the PCP lists
584  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
585  * count is the number of pages to free.
586  *
587  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
588  * see if this freeing clears that state.
589  *
590  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
591  * pinned" detection logic.
592  */
593 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
594                                         struct per_cpu_pages *pcp)
595 {
596         int migratetype = 0;
597         int batch_free = 0;
598         int to_free = count;
599
600         spin_lock(&zone->lock);
601         zone->all_unreclaimable = 0;
602         zone->pages_scanned = 0;
603
604         while (to_free) {
605                 struct page *page;
606                 struct list_head *list;
607
608                 /*
609                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
610                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
611                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
612                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
613                  * lists
614                  */
615                 do {
616                         batch_free++;
617                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
618                                 migratetype = 0;
619                         list = &pcp->lists[migratetype];
620                 } while (list_empty(list));
621
622                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
623                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
624                         batch_free = to_free;
625
626                 do {
627                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
628                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
629                         list_del(&page->lru);
630                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
631                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
632                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
633                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
634         }
635         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
636         spin_unlock(&zone->lock);
637 }
638
639 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
640                                 int migratetype)
641 {
642         spin_lock(&zone->lock);
643         zone->all_unreclaimable = 0;
644         zone->pages_scanned = 0;
645
646         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
647         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
648         spin_unlock(&zone->lock);
649 }
650
651 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
652 {
653         int i;
654         int bad = 0;
655
656         trace_mm_page_free_direct(page, order);
657         kmemcheck_free_shadow(page, order);
658
659         if (PageAnon(page))
660                 page->mapping = NULL;
661         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
662                 bad += free_pages_check(page + i);
663         if (bad)
664                 return false;
665
666         if (!PageHighMem(page)) {
667                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
668                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
669                                            PAGE_SIZE << order);
670         }
671         arch_free_page(page, order);
672         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
673
674         return true;
675 }
676
677 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
678 {
679         unsigned long flags;
680         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
681
682         if (!free_pages_prepare(page, order))
683                 return;
684
685         local_irq_save(flags);
686         if (unlikely(wasMlocked))
687                 free_page_mlock(page);
688         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
689         free_one_page(page_zone(page), page, order,
690                                         get_pageblock_migratetype(page));
691         local_irq_restore(flags);
692 }
693
694 /*
695  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
696  */
697 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
698 {
699         if (order == 0) {
700                 __ClearPageReserved(page);
701                 set_page_count(page, 0);
702                 set_page_refcounted(page);
703                 __free_page(page);
704         } else {
705                 int loop;
706
707                 prefetchw(page);
708                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
709                         struct page *p = &page[loop];
710
711                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
712                                 prefetchw(p + 1);
713                         __ClearPageReserved(p);
714                         set_page_count(p, 0);
715                 }
716
717                 set_page_refcounted(page);
718                 __free_pages(page, order);
719         }
720 }
721
722
723 /*
724  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
725  * Please do not alter this order without good reasons and regression
726  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
727  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
728  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
729  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
730  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
731  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
732  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
733  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
734  *
735  * -- wli
736  */
737 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
738         int low, int high, struct free_area *area,
739         int migratetype)
740 {
741         unsigned long size = 1 << high;
742
743         while (high > low) {
744                 area--;
745                 high--;
746                 size >>= 1;
747                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
748                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
749                 area->nr_free++;
750                 set_page_order(&page[size], high);
751         }
752 }
753
754 /*
755  * This page is about to be returned from the page allocator
756  */
757 static inline int check_new_page(struct page *page)
758 {
759         if (unlikely(page_mapcount(page) |
760                 (page->mapping != NULL)  |
761                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
762                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
763                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
764                 bad_page(page);
765                 return 1;
766         }
767         return 0;
768 }
769
770 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
771 {
772         int i;
773
774         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
775                 struct page *p = page + i;
776                 if (unlikely(check_new_page(p)))
777                         return 1;
778         }
779
780         set_page_private(page, 0);
781         set_page_refcounted(page);
782
783         arch_alloc_page(page, order);
784         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
785
786         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
787                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
788
789         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
790                 prep_compound_page(page, order);
791
792         return 0;
793 }
794
795 /*
796  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
797  * the smallest available page from the freelists
798  */
799 static inline
800 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
801                                                 int migratetype)
802 {
803         unsigned int current_order;
804         struct free_area * area;
805         struct page *page;
806
807         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
808         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
809                 area = &(zone->free_area[current_order]);
810                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
811                         continue;
812
813                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
814                                                         struct page, lru);
815                 list_del(&page->lru);
816                 rmv_page_order(page);
817                 area->nr_free--;
818                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
819                 return page;
820         }
821
822         return NULL;
823 }
824
825
826 /*
827  * This array describes the order lists are fallen back to when
828  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
829  */
830 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
831         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
832         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
833         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
834         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
835 };
836
837 /*
838  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
839  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
840  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
841  */
842 static int move_freepages(struct zone *zone,
843                           struct page *start_page, struct page *end_page,
844                           int migratetype)
845 {
846         struct page *page;
847         unsigned long order;
848         int pages_moved = 0;
849
850 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
851         /*
852          * page_zone is not safe to call in this context when
853          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
854          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
855          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
856          * grouping pages by mobility
857          */
858         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
859 #endif
860
861         for (page = start_page; page <= end_page;) {
862                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
863                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
864
865                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
866                         page++;
867                         continue;
868                 }
869
870                 if (!PageBuddy(page)) {
871                         page++;
872                         continue;
873                 }
874
875                 order = page_order(page);
876                 list_move(&page->lru,
877                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
878                 page += 1 << order;
879                 pages_moved += 1 << order;
880         }
881
882         return pages_moved;
883 }
884
885 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
886                                 int migratetype)
887 {
888         unsigned long start_pfn, end_pfn;
889         struct page *start_page, *end_page;
890
891         start_pfn = page_to_pfn(page);
892         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
893         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
894         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
895         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
896
897         /* Do not cross zone boundaries */
898         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
899                 start_page = page;
900         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
901                 return 0;
902
903         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
904 }
905
906 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
907                                         int start_order, int migratetype)
908 {
909         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
910
911         while (nr_pageblocks--) {
912                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
913                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
914         }
915 }
916
917 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
918 static inline struct page *
919 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
920 {
921         struct free_area * area;
922         int current_order;
923         struct page *page;
924         int migratetype, i;
925
926         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
927         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
928                                                 --current_order) {
929                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
930                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
931
932                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
933                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
934                                 continue;
935
936                         area = &(zone->free_area[current_order]);
937                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
938                                 continue;
939
940                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
941                                         struct page, lru);
942                         area->nr_free--;
943
944                         /*
945                          * If breaking a large block of pages, move all free
946                          * pages to the preferred allocation list. If falling
947                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
948                          * aggressive about taking ownership of free pages
949                          */
950                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
951                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
952                                         page_group_by_mobility_disabled) {
953                                 unsigned long pages;
954                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
955                                                                 start_migratetype);
956
957                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
958                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
959                                                 page_group_by_mobility_disabled)
960                                         set_pageblock_migratetype(page,
961                                                                 start_migratetype);
962
963                                 migratetype = start_migratetype;
964                         }
965
966                         /* Remove the page from the freelists */
967                         list_del(&page->lru);
968                         rmv_page_order(page);
969
970                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
971                         if (current_order >= pageblock_order)
972                                 change_pageblock_range(page, current_order,
973                                                         start_migratetype);
974
975                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
976
977                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
978                                 start_migratetype, migratetype);
979
980                         return page;
981                 }
982         }
983
984         return NULL;
985 }
986
987 /*
988  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
989  * Call me with the zone->lock already held.
990  */
991 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
992                                                 int migratetype)
993 {
994         struct page *page;
995
996 retry_reserve:
997         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
998
999         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1000                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1001
1002                 /*
1003                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1004                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1005                  * and we want just one call site
1006                  */
1007                 if (!page) {
1008                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1009                         goto retry_reserve;
1010                 }
1011         }
1012
1013         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1014         return page;
1015 }
1016
1017 /* 
1018  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1019  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1020  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1021  */
1022 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1023                         unsigned long count, struct list_head *list,
1024                         int migratetype, int cold)
1025 {
1026         int i;
1027         
1028         spin_lock(&zone->lock);
1029         for (i = 0; i < count; ++i) {
1030                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1031                 if (unlikely(page == NULL))
1032                         break;
1033
1034                 /*
1035                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1036                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1037                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1038                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1039                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1040                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1041                  * properly.
1042                  */
1043                 if (likely(cold == 0))
1044                         list_add(&page->lru, list);
1045                 else
1046                         list_add_tail(&page->lru, list);
1047                 set_page_private(page, migratetype);
1048                 list = &page->lru;
1049         }
1050         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1051         spin_unlock(&zone->lock);
1052         return i;
1053 }
1054
1055 #ifdef CONFIG_NUMA
1056 /*
1057  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1058  * currently executing processor on remote nodes after they have
1059  * expired.
1060  *
1061  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1062  * a single processor.
1063  */
1064 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1065 {
1066         unsigned long flags;
1067         int to_drain;
1068
1069         local_irq_save(flags);
1070         if (pcp->count >= pcp->batch)
1071                 to_drain = pcp->batch;
1072         else
1073                 to_drain = pcp->count;
1074         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1075         pcp->count -= to_drain;
1076         local_irq_restore(flags);
1077 }
1078 #endif
1079
1080 /*
1081  * Drain pages of the indicated processor.
1082  *
1083  * The processor must either be the current processor and the
1084  * thread pinned to the current processor or a processor that
1085  * is not online.
1086  */
1087 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1088 {
1089         unsigned long flags;
1090         struct zone *zone;
1091
1092         for_each_populated_zone(zone) {
1093                 struct per_cpu_pageset *pset;
1094                 struct per_cpu_pages *pcp;
1095
1096                 local_irq_save(flags);
1097                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1098
1099                 pcp = &pset->pcp;
1100                 if (pcp->count) {
1101                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1102                         pcp->count = 0;
1103                 }
1104                 local_irq_restore(flags);
1105         }
1106 }
1107
1108 /*
1109  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1110  */
1111 void drain_local_pages(void *arg)
1112 {
1113         drain_pages(smp_processor_id());
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1118  */
1119 void drain_all_pages(void)
1120 {
1121         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1122 }
1123
1124 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1125
1126 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1127 {
1128         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1129         unsigned long flags;
1130         int order, t;
1131         struct list_head *curr;
1132
1133         if (!zone->spanned_pages)
1134                 return;
1135
1136         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1137
1138         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1139         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1140                 if (pfn_valid(pfn)) {
1141                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1142
1143                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1144                                 swsusp_unset_page_free(page);
1145                 }
1146
1147         for_each_migratetype_order(order, t) {
1148                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1149                         unsigned long i;
1150
1151                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1152                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1153                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1154                 }
1155         }
1156         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1157 }
1158 #endif /* CONFIG_PM */
1159
1160 /*
1161  * Free a 0-order page
1162  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1163  */
1164 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1165 {
1166         struct zone *zone = page_zone(page);
1167         struct per_cpu_pages *pcp;
1168         unsigned long flags;
1169         int migratetype;
1170         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1171
1172         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1173                 return;
1174
1175         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1176         set_page_private(page, migratetype);
1177         local_irq_save(flags);
1178         if (unlikely(wasMlocked))
1179                 free_page_mlock(page);
1180         __count_vm_event(PGFREE);
1181
1182         /*
1183          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1184          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1185          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1186          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1187          * excessively into the page allocator
1188          */
1189         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1190                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1191                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1192                         goto out;
1193                 }
1194                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1195         }
1196
1197         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1198         if (cold)
1199                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1200         else
1201                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1202         pcp->count++;
1203         if (pcp->count >= pcp->high) {
1204                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1205                 pcp->count -= pcp->batch;
1206         }
1207
1208 out:
1209         local_irq_restore(flags);
1210 }
1211
1212 /*
1213  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1214  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1215  * Each sub-page must be freed individually.
1216  *
1217  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1218  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1219  */
1220 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1221 {
1222         int i;
1223
1224         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1225         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1226
1227 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1228         /*
1229          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1230          * otherwise free the whole shadow.
1231          */
1232         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1233                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1234 #endif
1235
1236         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1237                 set_page_refcounted(page + i);
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1242  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1243  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1244  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1245  * are enabled.
1246  *
1247  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1248  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1249  */
1250 int split_free_page(struct page *page)
1251 {
1252         unsigned int order;
1253         unsigned long watermark;
1254         struct zone *zone;
1255
1256         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1257
1258         zone = page_zone(page);
1259         order = page_order(page);
1260
1261         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1262         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1263         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1264                 return 0;
1265
1266         /* Remove page from free list */
1267         list_del(&page->lru);
1268         zone->free_area[order].nr_free--;
1269         rmv_page_order(page);
1270         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1271
1272         /* Split into individual pages */
1273         set_page_refcounted(page);
1274         split_page(page, order);
1275
1276         if (order >= pageblock_order - 1) {
1277                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1278                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1279                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1280         }
1281
1282         return 1 << order;
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1287  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1288  * or two.
1289  */
1290 static inline
1291 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1292                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1293                         int migratetype)
1294 {
1295         unsigned long flags;
1296         struct page *page;
1297         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1298
1299 again:
1300         if (likely(order == 0)) {
1301                 struct per_cpu_pages *pcp;
1302                 struct list_head *list;
1303
1304                 local_irq_save(flags);
1305                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1306                 list = &pcp->lists[migratetype];
1307                 if (list_empty(list)) {
1308                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1309                                         pcp->batch, list,
1310                                         migratetype, cold);
1311                         if (unlikely(list_empty(list)))
1312                                 goto failed;
1313                 }
1314
1315                 if (cold)
1316                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1317                 else
1318                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1319
1320                 list_del(&page->lru);
1321                 pcp->count--;
1322         } else {
1323                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1324                         /*
1325                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1326                          *
1327                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1328                          * properly detect and handle allocation failures.
1329                          *
1330                          * We most definitely don't want callers attempting to
1331                          * allocate greater than order-1 page units with
1332                          * __GFP_NOFAIL.
1333                          */
1334                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1335                 }
1336                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1337                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1338                 spin_unlock(&zone->lock);
1339                 if (!page)
1340                         goto failed;
1341                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1342         }
1343
1344         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1345         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1346         local_irq_restore(flags);
1347
1348         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1349         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1350                 goto again;
1351         return page;
1352
1353 failed:
1354         local_irq_restore(flags);
1355         return NULL;
1356 }
1357
1358 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1359 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1360 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1361 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1362 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1363
1364 /* Mask to get the watermark bits */
1365 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1366
1367 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1368 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1369 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1370
1371 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1372
1373 static struct fail_page_alloc_attr {
1374         struct fault_attr attr;
1375
1376         u32 ignore_gfp_highmem;
1377         u32 ignore_gfp_wait;
1378         u32 min_order;
1379
1380 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1381
1382         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1383         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1384         struct dentry *min_order_file;
1385
1386 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1387
1388 } fail_page_alloc = {
1389         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1390         .ignore_gfp_wait = 1,
1391         .ignore_gfp_highmem = 1,
1392         .min_order = 1,
1393 };
1394
1395 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1396 {
1397         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1398 }
1399 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1400
1401 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1402 {
1403         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1404                 return 0;
1405         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1406                 return 0;
1407         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1408                 return 0;
1409         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1410                 return 0;
1411
1412         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1413 }
1414
1415 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1416
1417 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1418 {
1419         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1420         struct dentry *dir;
1421         int err;
1422
1423         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1424                                        "fail_page_alloc");
1425         if (err)
1426                 return err;
1427         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1428
1429         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1430                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1431                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1432
1433         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1434                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1435                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1436         fail_page_alloc.min_order_file =
1437                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1438                                    &fail_page_alloc.min_order);
1439
1440         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1441             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1442             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1443                 err = -ENOMEM;
1444                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1445                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1446                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1447                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1448         }
1449
1450         return err;
1451 }
1452
1453 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1454
1455 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1456
1457 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1458
1459 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1460 {
1461         return 0;
1462 }
1463
1464 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1465
1466 /*
1467  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1468  * of the allocation.
1469  */
1470 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1471                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1472 {
1473         /* free_pages my go negative - that's OK */
1474         long min = mark;
1475         int o;
1476
1477         free_pages -= (1 << order) + 1;
1478         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1479                 min -= min / 2;
1480         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1481                 min -= min / 4;
1482
1483         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1484                 return false;
1485         for (o = 0; o < order; o++) {
1486                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1487                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1488
1489                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1490                 min >>= 1;
1491
1492                 if (free_pages <= min)
1493                         return false;
1494         }
1495         return true;
1496 }
1497
1498 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1499                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1500 {
1501         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1502                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1503 }
1504
1505 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1506                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1507 {
1508         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1509
1510         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1511                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1512
1513         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1514                                                                 free_pages);
1515 }
1516
1517 #ifdef CONFIG_NUMA
1518 /*
1519  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1520  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1521  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1522  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1523  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1524  *
1525  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1526  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1527  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1528  *
1529  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1530  * nothing and returns NULL.
1531  *
1532  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1533  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1534  *
1535  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1536  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1537  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1538  * quickly as we can.
1539  */
1540 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1541 {
1542         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1543         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1544
1545         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1546         if (!zlc)
1547                 return NULL;
1548
1549         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1550                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1551                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1552         }
1553
1554         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1555                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1556                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1557         return allowednodes;
1558 }
1559
1560 /*
1561  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1562  * if it is worth looking at further for free memory:
1563  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1564  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1565  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1566  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1567  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1568  * else return false (zero) if it is not.
1569  *
1570  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1571  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1572  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1573  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1574  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1575  * into the second scan of the zonelist.
1576  *
1577  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1578  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1579  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1580  * unturned looking for a free page.
1581  */
1582 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1583                                                 nodemask_t *allowednodes)
1584 {
1585         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1586         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1587         int n;                          /* node that zone *z is on */
1588
1589         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1590         if (!zlc)
1591                 return 1;
1592
1593         i = z - zonelist->_zonerefs;
1594         n = zlc->z_to_n[i];
1595
1596         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1597         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1598 }
1599
1600 /*
1601  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1602  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1603  * from that zone don't waste time re-examining it.
1604  */
1605 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1606 {
1607         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1608         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1609
1610         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1611         if (!zlc)
1612                 return;
1613
1614         i = z - zonelist->_zonerefs;
1615
1616         set_bit(i, zlc->fullzones);
1617 }
1618
1619 /*
1620  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1621  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1622  */
1623 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1624 {
1625         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1626
1627         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1628         if (!zlc)
1629                 return;
1630
1631         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1632 }
1633
1634 #else   /* CONFIG_NUMA */
1635
1636 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1637 {
1638         return NULL;
1639 }
1640
1641 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1642                                 nodemask_t *allowednodes)
1643 {
1644         return 1;
1645 }
1646
1647 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1648 {
1649 }
1650
1651 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1652 {
1653 }
1654 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1655
1656 /*
1657  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1658  * a page.
1659  */
1660 static struct page *
1661 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1662                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1663                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1664 {
1665         struct zoneref *z;
1666         struct page *page = NULL;
1667         int classzone_idx;
1668         struct zone *zone;
1669         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1670         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1671         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1672
1673         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1674 zonelist_scan:
1675         /*
1676          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1677          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1678          */
1679         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1680                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1681                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1682                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1683                                 continue;
1684                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1685                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1686                                 continue;
1687
1688                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1689                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1690                         unsigned long mark;
1691                         int ret;
1692
1693                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1694                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1695                                     classzone_idx, alloc_flags))
1696                                 goto try_this_zone;
1697
1698                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1699                                 /*
1700                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1701                                  * and before considering the first zone allowed
1702                                  * by the cpuset.
1703                                  */
1704                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1705                                 zlc_active = 1;
1706                                 did_zlc_setup = 1;
1707                         }
1708
1709                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1710                                 goto this_zone_full;
1711
1712                         /*
1713                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1714                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1715                          */
1716                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1717                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1718                                 continue;
1719
1720                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1721                         switch (ret) {
1722                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1723                                 /* did not scan */
1724                                 continue;
1725                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1726                                 /* scanned but unreclaimable */
1727                                 continue;
1728                         default:
1729                                 /* did we reclaim enough */
1730                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1731                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1732                                         goto this_zone_full;
1733                         }
1734                 }
1735
1736 try_this_zone:
1737                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1738                                                 gfp_mask, migratetype);
1739                 if (page)
1740                         break;
1741 this_zone_full:
1742                 if (NUMA_BUILD)
1743                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1744         }
1745
1746         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1747                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1748                 zlc_active = 0;
1749                 goto zonelist_scan;
1750         }
1751         return page;
1752 }
1753
1754 /*
1755  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1756  * meminfo in irq context.
1757  */
1758 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1759 {
1760         bool ret = false;
1761
1762 #if NODES_SHIFT > 8
1763         ret = in_interrupt();
1764 #endif
1765         return ret;
1766 }
1767
1768 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1769                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1770                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1771
1772 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1773 {
1774         va_list args;
1775         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1776
1777         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
1778                 return;
1779
1780         /*
1781          * This documents exceptions given to allocations in certain
1782          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1783          * of allowed nodes.
1784          */
1785         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1786                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1787                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1788                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1789         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1790                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1791
1792         if (fmt) {
1793                 printk(KERN_WARNING);
1794                 va_start(args, fmt);
1795                 vprintk(fmt, args);
1796                 va_end(args);
1797         }
1798
1799         pr_warning("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1800                    current->comm, order, gfp_mask);
1801
1802         dump_stack();
1803         if (!should_suppress_show_mem())
1804                 show_mem(filter);
1805 }
1806
1807 static inline int
1808 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1809                                 unsigned long pages_reclaimed)
1810 {
1811         /* Do not loop if specifically requested */
1812         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1813                 return 0;
1814
1815         /*
1816          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1817          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1818          * implementations.
1819          */
1820         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1821                 return 1;
1822
1823         /*
1824          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1825          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1826          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1827          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1828          * allocation still fails, we stop retrying.
1829          */
1830         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1831                 return 1;
1832
1833         /*
1834          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1835          * explicitly requests that.
1836          */
1837         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1838                 return 1;
1839
1840         return 0;
1841 }
1842
1843 static inline struct page *
1844 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1845         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1846         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1847         int migratetype)
1848 {
1849         struct page *page;
1850
1851         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1852         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1853                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1854                 return NULL;
1855         }
1856
1857         /*
1858          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1859          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1860          * we're still under heavy pressure.
1861          */
1862         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1863                 order, zonelist, high_zoneidx,
1864                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1865                 preferred_zone, migratetype);
1866         if (page)
1867                 goto out;
1868
1869         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1870                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1871                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1872                         goto out;
1873                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1874                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1875                         goto out;
1876                 /*
1877                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1878                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1879                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1880                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1881                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1882                  */
1883                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1884                         goto out;
1885         }
1886         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1887         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1888
1889 out:
1890         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1891         return page;
1892 }
1893
1894 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1895 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1896 static struct page *
1897 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1898         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1899         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1900         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1901         bool sync_migration)
1902 {
1903         struct page *page;
1904
1905         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1906                 return NULL;
1907
1908         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1909         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1910                                                 nodemask, sync_migration);
1911         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1912         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1913
1914                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1915                 drain_pages(get_cpu());
1916                 put_cpu();
1917
1918                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1919                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1920                                 alloc_flags, preferred_zone,
1921                                 migratetype);
1922                 if (page) {
1923                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1924                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1925                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1926                         return page;
1927                 }
1928
1929                 /*
1930                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1931                  * The most likely reason is that pages exist,
1932                  * but not enough to satisfy watermarks.
1933                  */
1934                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1935                 defer_compaction(preferred_zone);
1936
1937                 cond_resched();
1938         }
1939
1940         return NULL;
1941 }
1942 #else
1943 static inline struct page *
1944 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1945         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1946         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1947         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1948         bool sync_migration)
1949 {
1950         return NULL;
1951 }
1952 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1953
1954 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1955 static inline struct page *
1956 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1957         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1958         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1959         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1960 {
1961         struct page *page = NULL;
1962         struct reclaim_state reclaim_state;
1963         bool drained = false;
1964
1965         cond_resched();
1966
1967         /* We now go into synchronous reclaim */
1968         cpuset_memory_pressure_bump();
1969         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1970         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1971         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1972         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1973
1974         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1975
1976         current->reclaim_state = NULL;
1977         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1978         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1979
1980         cond_resched();
1981
1982         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1983                 return NULL;
1984
1985         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
1986         if (NUMA_BUILD)
1987                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
1988
1989 retry:
1990         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1991                                         zonelist, high_zoneidx,
1992                                         alloc_flags, preferred_zone,
1993                                         migratetype);
1994
1995         /*
1996          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1997          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1998          */
1999         if (!page && !drained) {
2000                 drain_all_pages();
2001                 drained = true;
2002                 goto retry;
2003         }
2004
2005         return page;
2006 }
2007
2008 /*
2009  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2010  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2011  */
2012 static inline struct page *
2013 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2014         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2015         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2016         int migratetype)
2017 {
2018         struct page *page;
2019
2020         do {
2021                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2022                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2023                         preferred_zone, migratetype);
2024
2025                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2026                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2027         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2028
2029         return page;
2030 }
2031
2032 static inline
2033 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2034                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2035                                                 enum zone_type classzone_idx)
2036 {
2037         struct zoneref *z;
2038         struct zone *zone;
2039
2040         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2041                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2042 }
2043
2044 static inline int
2045 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2046 {
2047         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2048         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2049
2050         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2051         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2052
2053         /*
2054          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2055          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2056          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2057          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2058          */
2059         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2060
2061         if (!wait) {
2062                 /*
2063                  * Not worth trying to allocate harder for
2064                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2065                  */
2066                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2067                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2068                 /*
2069                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2070                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2071                  */
2072                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2073         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2074                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2075
2076         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2077                 if (!in_interrupt() &&
2078                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2079                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2080                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2081         }
2082
2083         return alloc_flags;
2084 }
2085
2086 static inline struct page *
2087 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2088         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2089         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2090         int migratetype)
2091 {
2092         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2093         struct page *page = NULL;
2094         int alloc_flags;
2095         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2096         unsigned long did_some_progress;
2097         bool sync_migration = false;
2098
2099         /*
2100          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2101          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2102          * be using allocators in order of preference for an area that is
2103          * too large.
2104          */
2105         if (order >= MAX_ORDER) {
2106                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2107                 return NULL;
2108         }
2109
2110         /*
2111          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2112          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2113          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2114          * using a larger set of nodes after it has established that the
2115          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2116          * over allocated.
2117          */
2118         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2119                 goto nopage;
2120
2121 restart:
2122         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2123                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2124                                                 zone_idx(preferred_zone));
2125
2126         /*
2127          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2128          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2129          * to how we want to proceed.
2130          */
2131         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2132
2133         /*
2134          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2135          * cpusets.
2136          */
2137         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2138                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2139                                         &preferred_zone);
2140
2141 rebalance:
2142         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2143         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2144                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2145                         preferred_zone, migratetype);
2146         if (page)
2147                 goto got_pg;
2148
2149         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2150         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2151                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2152                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2153                                 preferred_zone, migratetype);
2154                 if (page)
2155                         goto got_pg;
2156         }
2157
2158         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2159         if (!wait)
2160                 goto nopage;
2161
2162         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2163         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2164                 goto nopage;
2165
2166         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2167         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2168                 goto nopage;
2169
2170         /*
2171          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2172          * attempts after direct reclaim are synchronous
2173          */
2174         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2175                                         zonelist, high_zoneidx,
2176                                         nodemask,
2177                                         alloc_flags, preferred_zone,
2178                                         migratetype, &did_some_progress,
2179                                         sync_migration);
2180         if (page)
2181                 goto got_pg;
2182         sync_migration = true;
2183
2184         /* Try direct reclaim and then allocating */
2185         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2186                                         zonelist, high_zoneidx,
2187                                         nodemask,
2188                                         alloc_flags, preferred_zone,
2189                                         migratetype, &did_some_progress);
2190         if (page)
2191                 goto got_pg;
2192
2193         /*
2194          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2195          * running out of options and have to consider going OOM
2196          */
2197         if (!did_some_progress) {
2198                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2199                         if (oom_killer_disabled)
2200                                 goto nopage;
2201                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2202                                         zonelist, high_zoneidx,
2203                                         nodemask, preferred_zone,
2204                                         migratetype);
2205                         if (page)
2206                                 goto got_pg;
2207
2208                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2209                                 /*
2210                                  * The oom killer is not called for high-order
2211                                  * allocations that may fail, so if no progress
2212                                  * is being made, there are no other options and
2213                                  * retrying is unlikely to help.
2214                                  */
2215                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2216                                         goto nopage;
2217                                 /*
2218                                  * The oom killer is not called for lowmem
2219                                  * allocations to prevent needlessly killing
2220                                  * innocent tasks.
2221                                  */
2222                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2223                                         goto nopage;
2224                         }
2225
2226                         goto restart;
2227                 }
2228         }
2229
2230         /* Check if we should retry the allocation */
2231         pages_reclaimed += did_some_progress;
2232         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2233                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2234                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2235                 goto rebalance;
2236         } else {
2237                 /*
2238                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2239                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2240                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2241                  */
2242                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2243                                         zonelist, high_zoneidx,
2244                                         nodemask,
2245                                         alloc_flags, preferred_zone,
2246                                         migratetype, &did_some_progress,
2247                                         sync_migration);
2248                 if (page)
2249                         goto got_pg;
2250         }
2251
2252 nopage:
2253         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2254         return page;
2255 got_pg:
2256         if (kmemcheck_enabled)
2257                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2258         return page;
2259
2260 }
2261
2262 /*
2263  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2264  */
2265 struct page *
2266 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2267                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2268 {
2269         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2270         struct zone *preferred_zone;
2271         struct page *page;
2272         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2273
2274         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2275
2276         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2277
2278         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2279
2280         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2281                 return NULL;
2282
2283         /*
2284          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2285          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2286          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2287          */
2288         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2289                 return NULL;
2290
2291         get_mems_allowed();
2292         /* The preferred zone is used for statistics later */
2293         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2294                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2295                                 &preferred_zone);
2296         if (!preferred_zone) {
2297                 put_mems_allowed();
2298                 return NULL;
2299         }
2300
2301         /* First allocation attempt */
2302         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2303                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2304                         preferred_zone, migratetype);
2305         if (unlikely(!page))
2306                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2307                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2308                                 preferred_zone, migratetype);
2309         put_mems_allowed();
2310
2311         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2312         return page;
2313 }
2314 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2315
2316 /*
2317  * Common helper functions.
2318  */
2319 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2320 {
2321         struct page *page;
2322
2323         /*
2324          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2325          * a highmem page
2326          */
2327         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2328
2329         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2330         if (!page)
2331                 return 0;
2332         return (unsigned long) page_address(page);
2333 }
2334 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2335
2336 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2337 {
2338         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2339 }
2340 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2341
2342 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2343 {
2344         int i = pagevec_count(pvec);
2345
2346         while (--i >= 0) {
2347                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2348                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2349         }
2350 }
2351
2352 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2353 {
2354         if (put_page_testzero(page)) {
2355                 if (order == 0)
2356                         free_hot_cold_page(page, 0);
2357                 else
2358                         __free_pages_ok(page, order);
2359         }
2360 }
2361
2362 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2363
2364 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2365 {
2366         if (addr != 0) {
2367                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2368                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2369         }
2370 }
2371
2372 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2373
2374 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2375 {
2376         if (addr) {
2377                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2378                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2379
2380                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2381                 while (used < alloc_end) {
2382                         free_page(used);
2383                         used += PAGE_SIZE;
2384                 }
2385         }
2386         return (void *)addr;
2387 }
2388
2389 /**
2390  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2391  * @size: the number of bytes to allocate
2392  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2393  *
2394  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2395  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2396  * allocate memory in power-of-two pages.
2397  *
2398  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2399  *
2400  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2401  */
2402 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2403 {
2404         unsigned int order = get_order(size);
2405         unsigned long addr;
2406
2407         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2408         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2409 }
2410 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2411
2412 /**
2413  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2414  *                         pages on a node.
2415  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2416  * @size: the number of bytes to allocate
2417  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2418  *
2419  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2420  * back.
2421  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2422  * but is not exact.
2423  */
2424 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2425 {
2426         unsigned order = get_order(size);
2427         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2428         if (!p)
2429                 return NULL;
2430         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2431 }
2432 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2433
2434 /**
2435  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2436  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2437  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2438  *
2439  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2440  */
2441 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2442 {
2443         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2444         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2445
2446         while (addr < end) {
2447                 free_page(addr);
2448                 addr += PAGE_SIZE;
2449         }
2450 }
2451 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2452
2453 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2454 {
2455         struct zoneref *z;
2456         struct zone *zone;
2457
2458         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2459         unsigned int sum = 0;
2460
2461         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2462
2463         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2464                 unsigned long size = zone->present_pages;
2465                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2466                 if (size > high)
2467                         sum += size - high;
2468         }
2469
2470         return sum;
2471 }
2472
2473 /*
2474  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2475  */
2476 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2477 {
2478         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2479 }
2480 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2481
2482 /*
2483  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2484  */
2485 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2486 {
2487         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2488 }
2489
2490 static inline void show_node(struct zone *zone)
2491 {
2492         if (NUMA_BUILD)
2493                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2494 }
2495
2496 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2497 {
2498         val->totalram = totalram_pages;
2499         val->sharedram = 0;
2500         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2501         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2502         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2503         val->freehigh = nr_free_highpages();
2504         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2505 }
2506
2507 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2508
2509 #ifdef CONFIG_NUMA
2510 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2511 {
2512         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2513
2514         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2515         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2516 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2517         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2518         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2519                         NR_FREE_PAGES);
2520 #else
2521         val->totalhigh = 0;
2522         val->freehigh = 0;
2523 #endif
2524         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2525 }
2526 #endif
2527
2528 /*
2529  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2530  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2531  */
2532 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2533 {
2534         bool ret = false;
2535
2536         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2537                 goto out;
2538
2539         get_mems_allowed();
2540         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2541         put_mems_allowed();
2542 out:
2543         return ret;
2544 }
2545
2546 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2547
2548 /*
2549  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2550  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2551  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2552  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2553  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2554  */
2555 void show_free_areas(unsigned int filter)
2556 {
2557         int cpu;
2558         struct zone *zone;
2559
2560         for_each_populated_zone(zone) {
2561                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2562                         continue;
2563                 show_node(zone);
2564                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2565
2566                 for_each_online_cpu(cpu) {
2567                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2568
2569                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2570
2571                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2572                                cpu, pageset->pcp.high,
2573                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2574                 }
2575         }
2576
2577         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2578                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2579                 " unevictable:%lu"
2580                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2581                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2582                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2583                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2584                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2585                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2586                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2587                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2588                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2589                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2590                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2591                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2592                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2593                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2594                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2595                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2596                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2597                 global_page_state(NR_SHMEM),
2598                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2599                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2600
2601         for_each_populated_zone(zone) {
2602                 int i;
2603
2604                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2605                         continue;
2606                 show_node(zone);
2607                 printk("%s"
2608                         " free:%lukB"
2609                         " min:%lukB"
2610                         " low:%lukB"
2611                         " high:%lukB"
2612                         " active_anon:%lukB"
2613                         " inactive_anon:%lukB"
2614                         " active_file:%lukB"
2615                         " inactive_file:%lukB"
2616                         " unevictable:%lukB"
2617                         " isolated(anon):%lukB"
2618                         " isolated(file):%lukB"
2619                         " present:%lukB"
2620                         " mlocked:%lukB"
2621                         " dirty:%lukB"
2622                         " writeback:%lukB"
2623                         " mapped:%lukB"
2624                         " shmem:%lukB"
2625                         " slab_reclaimable:%lukB"
2626                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2627                         " kernel_stack:%lukB"
2628                         " pagetables:%lukB"
2629                         " unstable:%lukB"
2630                         " bounce:%lukB"
2631                         " writeback_tmp:%lukB"
2632                         " pages_scanned:%lu"
2633                         " all_unreclaimable? %s"
2634                         "\n",
2635                         zone->name,
2636                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2637                         K(min_wmark_pages(zone)),
2638                         K(low_wmark_pages(zone)),
2639                         K(high_wmark_pages(zone)),
2640                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2641                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2642                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2643                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2644                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2645                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2646                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2647                         K(zone->present_pages),
2648                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2649                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2650                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2651                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2652                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2653                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2654                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2655                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2656                                 THREAD_SIZE / 1024,
2657                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2658                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2659                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2660                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2661                         zone->pages_scanned,
2662                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2663                         );
2664                 printk("lowmem_reserve[]:");
2665                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2666                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2667                 printk("\n");
2668         }
2669
2670         for_each_populated_zone(zone) {
2671                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2672
2673                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2674                         continue;
2675                 show_node(zone);
2676                 printk("%s: ", zone->name);
2677
2678                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2679                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2680                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2681                         total += nr[order] << order;
2682                 }
2683                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2684                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2685                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2686                 printk("= %lukB\n", K(total));
2687         }
2688
2689         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2690
2691         show_swap_cache_info();
2692 }
2693
2694 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2695 {
2696         zoneref->zone = zone;
2697         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2698 }
2699
2700 /*
2701  * Builds allocation fallback zone lists.
2702  *
2703  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2704  */
2705 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2706                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2707 {
2708         struct zone *zone;
2709
2710         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2711         zone_type++;
2712
2713         do {
2714                 zone_type--;
2715                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2716                 if (populated_zone(zone)) {
2717                         zoneref_set_zone(zone,
2718                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2719                         check_highest_zone(zone_type);
2720                 }
2721
2722         } while (zone_type);
2723         return nr_zones;
2724 }
2725
2726
2727 /*
2728  *  zonelist_order:
2729  *  0 = automatic detection of better ordering.
2730  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2731  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2732  *
2733  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2734  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2735  */
2736 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2737 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2738 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2739
2740 /* zonelist order in the kernel.
2741  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2742  */
2743 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2744 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2745
2746
2747 #ifdef CONFIG_NUMA
2748 /* The value user specified ....changed by config */
2749 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2750 /* string for sysctl */
2751 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2752 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2753
2754 /*
2755  * interface for configure zonelist ordering.
2756  * command line option "numa_zonelist_order"
2757  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2758  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2759  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2760  */
2761
2762 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2763 {
2764         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2765                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2766         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2767                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2768         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2769                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2770         } else {
2771                 printk(KERN_WARNING
2772                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2773                         "%s\n", s);
2774                 return -EINVAL;
2775         }
2776         return 0;
2777 }
2778
2779 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2780 {
2781         int ret;
2782
2783         if (!s)
2784                 return 0;
2785
2786         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2787         if (ret == 0)
2788                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2789
2790         return ret;
2791 }
2792 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2793
2794 /*
2795  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2796  */
2797 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2798                 void __user *buffer, size_t *length,
2799                 loff_t *ppos)
2800 {
2801         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2802         int ret;
2803         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2804
2805         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2806         if (write)
2807                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2808         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2809         if (ret)
2810                 goto out;
2811         if (write) {
2812                 int oldval = user_zonelist_order;
2813                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2814                         /*
2815                          * bogus value.  restore saved string
2816                          */
2817                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2818                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2819                         user_zonelist_order = oldval;
2820                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2821                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2822                         build_all_zonelists(NULL);
2823                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2824                 }
2825         }
2826 out:
2827         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2828         return ret;
2829 }
2830
2831
2832 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2833 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2834
2835 /**
2836  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2837  * @node: node whose fallback list we're appending
2838  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2839  *
2840  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2841  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2842  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2843  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2844  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2845  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2846  * on them otherwise.
2847  * It returns -1 if no node is found.
2848  */
2849 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2850 {
2851         int n, val;
2852         int min_val = INT_MAX;
2853         int best_node = -1;
2854         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2855
2856         /* Use the local node if we haven't already */
2857         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2858                 node_set(node, *used_node_mask);
2859                 return node;
2860         }
2861
2862         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2863
2864                 /* Don't want a node to appear more than once */
2865                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2866                         continue;
2867
2868                 /* Use the distance array to find the distance */
2869                 val = node_distance(node, n);
2870
2871                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2872                 val += (n < node);
2873
2874                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2875                 tmp = cpumask_of_node(n);
2876                 if (!cpumask_empty(tmp))
2877                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2878
2879                 /* Slight preference for less loaded node */
2880                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2881                 val += node_load[n];
2882
2883                 if (val < min_val) {
2884                         min_val = val;
2885                         best_node = n;
2886                 }
2887         }
2888
2889         if (best_node >= 0)
2890                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2891
2892         return best_node;
2893 }
2894
2895
2896 /*
2897  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2898  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2899  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2900  */
2901 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2902 {
2903         int j;
2904         struct zonelist *zonelist;
2905
2906         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2907         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2908                 ;
2909         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2910                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2911         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2912         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2913 }
2914
2915 /*
2916  * Build gfp_thisnode zonelists
2917  */
2918 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2919 {
2920         int j;
2921         struct zonelist *zonelist;
2922
2923         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2924         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2925         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2926         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2927 }
2928
2929 /*
2930  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2931  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2932  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2933  * may still exist in local DMA zone.
2934  */
2935 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2936
2937 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2938 {
2939         int pos, j, node;
2940         int zone_type;          /* needs to be signed */
2941         struct zone *z;
2942         struct zonelist *zonelist;
2943
2944         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2945         pos = 0;
2946         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2947                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2948                         node = node_order[j];
2949                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2950                         if (populated_zone(z)) {
2951                                 zoneref_set_zone(z,
2952                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2953                                 check_highest_zone(zone_type);
2954                         }
2955                 }
2956         }
2957         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2958         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2959 }
2960
2961 static int default_zonelist_order(void)
2962 {
2963         int nid, zone_type;
2964         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2965         struct zone *z;
2966         int average_size;
2967         /*
2968          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2969          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2970          * into OOM very easily.
2971          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2972          */
2973         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2974         low_kmem_size = 0;
2975         total_size = 0;
2976         for_each_online_node(nid) {
2977                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2978                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2979                         if (populated_zone(z)) {
2980                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2981                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2982                                 total_size += z->present_pages;
2983                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2984                                 /*
2985                                  * If any node has only lowmem, then node order
2986                                  * is preferred to allow kernel allocations
2987                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2988                                  * on other nodes when there is an abundance of
2989                                  * lowmem available to allocate from.
2990                                  */
2991                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2992                         }
2993                 }
2994         }
2995         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2996             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2997                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2998         /*
2999          * look into each node's config.
3000          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3001          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3002          */
3003         average_size = total_size /
3004                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3005         for_each_online_node(nid) {
3006                 low_kmem_size = 0;
3007                 total_size = 0;
3008                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3009                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3010                         if (populated_zone(z)) {
3011                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3012                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3013                                 total_size += z->present_pages;
3014                         }
3015                 }
3016                 if (low_kmem_size &&
3017                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3018                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3019                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3020         }
3021         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3022 }
3023
3024 static void set_zonelist_order(void)
3025 {
3026         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3027                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3028         else
3029                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3030 }
3031
3032 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3033 {
3034         int j, node, load;
3035         enum zone_type i;
3036         nodemask_t used_mask;
3037         int local_node, prev_node;
3038         struct zonelist *zonelist;
3039         int order = current_zonelist_order;
3040
3041         /* initialize zonelists */
3042         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3043                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3044                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3045                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3046         }
3047
3048         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3049         local_node = pgdat->node_id;
3050         load = nr_online_nodes;
3051         prev_node = local_node;
3052         nodes_clear(used_mask);
3053
3054         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3055         j = 0;
3056
3057         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3058                 int distance = node_distance(local_node, node);
3059
3060                 /*
3061                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3062                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3063                  */
3064                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3065                         zone_reclaim_mode = 1;
3066
3067                 /*
3068                  * We don't want to pressure a particular node.
3069                  * So adding penalty to the first node in same
3070                  * distance group to make it round-robin.
3071                  */
3072                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3073                         node_load[node] = load;
3074
3075                 prev_node = node;
3076                 load--;
3077                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3078                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3079                 else
3080                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3081         }
3082
3083         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3084                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3085                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3086         }
3087
3088         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3089 }
3090
3091 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3092 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3093 {
3094         struct zonelist *zonelist;
3095         struct zonelist_cache *zlc;
3096         struct zoneref *z;
3097
3098         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3099         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3100         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3101         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3102                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3103 }
3104
3105 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3106 /*
3107  * Return node id of node used for "local" allocations.
3108  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3109  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3110  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3111  */
3112 int local_memory_node(int node)
3113 {
3114         struct zone *zone;
3115
3116         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3117                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3118                                    NULL,
3119                                    &zone);
3120         return zone->node;
3121 }
3122 #endif
3123
3124 #else   /* CONFIG_NUMA */
3125
3126 static void set_zonelist_order(void)
3127 {
3128         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3129 }
3130
3131 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3132 {
3133         int node, local_node;
3134         enum zone_type j;
3135         struct zonelist *zonelist;
3136
3137         local_node = pgdat->node_id;
3138
3139         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3140         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3141
3142         /*
3143          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3144          * of all the other nodes.
3145          * We don't want to pressure a particular node, so when
3146          * building the zones for node N, we make sure that the
3147          * zones coming right after the local ones are those from
3148          * node N+1 (modulo N)
3149          */
3150         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3151                 if (!node_online(node))
3152                         continue;
3153                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3154                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3155         }
3156         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3157                 if (!node_online(node))
3158                         continue;
3159                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3160                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3161         }
3162
3163         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3164         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3165 }
3166
3167 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3168 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3169 {
3170         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3171 }
3172
3173 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3174
3175 /*
3176  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3177  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3178  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3179  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3180  * with interrupts disabled.
3181  *
3182  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3183  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3184  * hotplugged processors.
3185  *
3186  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3187  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3188  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3189  */
3190 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3191 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3192 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3193
3194 /*
3195  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3196  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3197  */
3198 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3199
3200 /* return values int ....just for stop_machine() */
3201 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3202 {
3203         int nid;
3204         int cpu;
3205
3206 #ifdef CONFIG_NUMA
3207         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3208 #endif
3209         for_each_online_node(nid) {
3210                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3211
3212                 build_zonelists(pgdat);
3213                 build_zonelist_cache(pgdat);
3214         }
3215
3216         /*
3217          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3218          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3219          * each zone will be allocated later when the per cpu
3220          * allocator is available.
3221          *
3222          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3223          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3224          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3225          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3226          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3227          * (a chicken-egg dilemma).
3228          */
3229         for_each_possible_cpu(cpu) {
3230                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3231
3232 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3233                 /*
3234                  * We now know the "local memory node" for each node--
3235                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3236                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3237                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3238                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3239                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3240                  */
3241                 if (cpu_online(cpu))
3242                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3243 #endif
3244         }
3245
3246         return 0;
3247 }
3248
3249 /*
3250  * Called with zonelists_mutex held always
3251  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3252  */
3253 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3254 {
3255         set_zonelist_order();
3256
3257         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3258                 __build_all_zonelists(NULL);
3259                 mminit_verify_zonelist();
3260                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3261         } else {
3262                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3263                    of zonelist */
3264 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3265                 if (data)
3266                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3267 #endif
3268                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3269                 /* cpuset refresh routine should be here */
3270         }
3271         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3272         /*
3273          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3274          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3275          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3276          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3277          * disabled and enable it later
3278          */
3279         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3280                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3281         else
3282                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3283
3284         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3285                 "Total pages: %ld\n",
3286                         nr_online_nodes,
3287                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3288                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3289                         vm_total_pages);
3290 #ifdef CONFIG_NUMA
3291         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3292 #endif
3293 }
3294
3295 /*
3296  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3297  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3298  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3299  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3300  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3301  * conservative, even though it seems large.
3302  *
3303  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3304  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3305  */
3306 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3307
3308 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3309 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3310 {
3311         unsigned long size = 1;
3312
3313         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3314
3315         while (size < pages)
3316                 size <<= 1;
3317
3318         /*
3319          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3320          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3321          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3322          */
3323         size = min(size, 4096UL);
3324
3325         return max(size, 4UL);
3326 }
3327 #else
3328 /*
3329  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3330  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3331  *
3332  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3333  *
3334  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3335  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3336  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3337  *
3338  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3339  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3340  *
3341  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3342  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3343  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3344  */
3345 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3346 {
3347         return 4096UL;
3348 }
3349 #endif
3350
3351 /*
3352  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3353  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3354  * hash function before the remainder is taken.
3355  */
3356 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3357 {
3358         return ffz(~size);
3359 }
3360
3361 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3362
3363 /*
3364  * Check if a pageblock contains reserved pages
3365  */
3366 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3367 {
3368         unsigned long pfn;
3369
3370         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3371                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3372                         return 1;
3373         }
3374         return 0;
3375 }
3376
3377 /*
3378  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3379  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3380  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3381  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3382  * blocks as reclaim kicks in
3383  */
3384 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3385 {
3386         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3387         struct page *page;
3388         unsigned long block_migratetype;
3389         int reserve;
3390
3391         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3392         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3393         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3394         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3395                                                         pageblock_order;
3396
3397         /*
3398          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3399          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3400          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3401          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3402          * future allocation of hugepages at runtime.
3403          */
3404         reserve = min(2, reserve);
3405
3406         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3407                 if (!pfn_valid(pfn))
3408                         continue;
3409                 page = pfn_to_page(pfn);
3410
3411                 /* Watch out for overlapping nodes */
3412                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3413                         continue;
3414
3415                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3416                 block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3417                 if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3418                         continue;
3419
3420                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3421
3422                 /* If this block is reserved, account for it */
3423                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3424                         reserve--;
3425                         continue;
3426                 }
3427
3428                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3429                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3430                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3431                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3432                         reserve--;
3433                         continue;
3434                 }
3435
3436                 /*
3437                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3438                  * take it back
3439                  */
3440                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3441                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3442                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3443                 }
3444         }
3445 }
3446
3447 /*
3448  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3449  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3450  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3451  */
3452 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3453                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3454 {
3455         struct page *page;
3456         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3457         unsigned long pfn;
3458         struct zone *z;
3459
3460         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3461                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3462
3463         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3464         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3465                 /*
3466                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3467                  * handed to this function.  They do not
3468                  * exist on hotplugged memory.
3469                  */
3470                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3471                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3472                                 continue;
3473                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3474                                 continue;
3475                 }
3476                 page = pfn_to_page(pfn);
3477                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3478                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3479                 init_page_count(page);
3480                 reset_page_mapcount(page);
3481                 SetPageReserved(page);
3482                 /*
3483                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3484                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3485                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3486                  * the address space during boot when many long-lived
3487                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3488                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3489                  * setup_zone_migrate_reserve()
3490                  *
3491                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3492                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3493                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3494                  * pfn out of zone.
3495                  */
3496                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3497                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3498                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3499                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3500
3501                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3502 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3503                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3504                 if (!is_highmem_idx(zone))
3505                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3506 #endif
3507         }
3508 }
3509
3510 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3511 {
3512         int order, t;
3513         for_each_migratetype_order(order, t) {
3514                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3515                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3516         }
3517 }
3518
3519 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3520 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3521         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3522 #endif
3523
3524 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3525 {
3526 #ifdef CONFIG_MMU
3527         int batch;
3528
3529         /*
3530          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3531          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3532          *
3533          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3534          */
3535         batch = zone->present_pages / 1024;
3536         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3537                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3538         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3539         if (batch < 1)
3540                 batch = 1;
3541
3542         /*
3543          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3544          * of 2 value was found to be more likely to have
3545          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3546          *
3547          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3548          * batches of pages, one task can end up with a lot
3549          * of pages of one half of the possible page colors
3550          * and the other with pages of the other colors.
3551          */
3552         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3553
3554         return batch;
3555
3556 #else
3557         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3558          * conditions.
3559          *
3560          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3561          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3562          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3563          *
3564          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3565          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3566          * can be a significant delay between the individual batches being
3567          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3568          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3569          */
3570         return 0;
3571 #endif
3572 }
3573
3574 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3575 {
3576         struct per_cpu_pages *pcp;
3577         int migratetype;
3578
3579         memset(p, 0, sizeof(*p));
3580
3581         pcp = &p->pcp;
3582         pcp->count = 0;
3583         pcp->high = 6 * batch;
3584         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3585         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3586                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3587 }
3588
3589 /*
3590  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3591  * to the value high for the pageset p.
3592  */
3593
3594 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3595                                 unsigned long high)
3596 {
3597         struct per_cpu_pages *pcp;
3598
3599         pcp = &p->pcp;
3600         pcp->high = high;
3601         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3602         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3603                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3604 }
3605
3606 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3607 {
3608         int cpu;
3609
3610         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3611
3612         for_each_possible_cpu(cpu) {
3613                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3614
3615                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3616
3617                 if (percpu_pagelist_fraction)
3618                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3619                                 (zone->present_pages /
3620                                         percpu_pagelist_fraction));
3621         }
3622 }
3623
3624 /*
3625  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3626  * Before this call only boot pagesets were available.
3627  */
3628 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3629 {
3630         struct zone *zone;
3631
3632         for_each_populated_zone(zone)
3633                 setup_zone_pageset(zone);
3634 }
3635
3636 static noinline __init_refok
3637 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3638 {
3639         int i;
3640         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3641         size_t alloc_size;
3642
3643         /*
3644          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3645          * per zone.
3646          */
3647         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3648                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3649         zone->wait_table_bits =
3650                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3651         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3652                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3653
3654         if (!slab_is_available()) {
3655                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3656                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3657         } else {
3658                 /*
3659                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3660                  * via memory hot-add.
3661                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3662                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3663                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3664                  * node itself as well.
3665                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3666                  * necessary.
3667                  */
3668                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3669         }
3670         if (!zone->wait_table)
3671                 return -ENOMEM;
3672
3673         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3674                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3675
3676         return 0;
3677 }
3678
3679 static int __zone_pcp_update(void *data)
3680 {
3681         struct zone *zone = data;
3682         int cpu;
3683         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3684
3685         for_each_possible_cpu(cpu) {
3686                 struct per_cpu_pageset *pset;
3687                 struct per_cpu_pages *pcp;
3688
3689                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3690                 pcp = &pset->pcp;
3691
3692                 local_irq_save(flags);
3693                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3694                 setup_pageset(pset, batch);
3695                 local_irq_restore(flags);
3696         }
3697         return 0;
3698 }
3699
3700 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3701 {
3702         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3703 }
3704
3705 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3706 {
3707         /*
3708          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3709          * relies on the ability of the linker to provide the
3710          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3711          */
3712         zone->pageset = &boot_pageset;
3713
3714         if (zone->present_pages)
3715                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3716                         zone->name, zone->present_pages,
3717                                          zone_batchsize(zone));
3718 }
3719
3720 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3721                                         unsigned long zone_start_pfn,
3722                                         unsigned long size,
3723                                         enum memmap_context context)
3724 {
3725         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3726         int ret;
3727         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3728         if (ret)
3729                 return ret;
3730         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3731
3732         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3733
3734         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3735                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3736                         pgdat->node_id,
3737                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3738                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3739
3740         zone_init_free_lists(zone);
3741
3742         return 0;
3743 }
3744
3745 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3746 /*
3747  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3748  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3749  */
3750 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3751 {
3752         int i;
3753
3754         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3755                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3756                         return i;
3757
3758         return -1;
3759 }
3760
3761 /*
3762  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3763  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3764  */
3765 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3766 {
3767         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3768                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3769                         return index;
3770
3771         return -1;
3772 }
3773
3774 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3775 /*
3776  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3777  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3778  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3779  * alternative
3780  */
3781 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3782 {
3783         int i;
3784
3785         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3786                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3787                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3788
3789                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3790                         return early_node_map[i].nid;
3791         }
3792         /* This is a memory hole */
3793         return -1;
3794 }
3795 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3796
3797 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3798 {
3799         int nid;
3800
3801         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3802         if (nid >= 0)
3803                 return nid;
3804         /* just returns 0 */
3805         return 0;