]> git.openfabrics.org - ~shefty/rdma-dev.git/blob - mm/page_alloc.c
fault-injection: add ability to export fault_attr in arbitrary directory
[~shefty/rdma-dev.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 {
1374         struct fault_attr attr;
1375
1376         u32 ignore_gfp_highmem;
1377         u32 ignore_gfp_wait;
1378         u32 min_order;
1379 } fail_page_alloc = {
1380         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1381         .ignore_gfp_wait = 1,
1382         .ignore_gfp_highmem = 1,
1383         .min_order = 1,
1384 };
1385
1386 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1387 {
1388         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1389 }
1390 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1391
1392 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1393 {
1394         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1395                 return 0;
1396         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1397                 return 0;
1398         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1399                 return 0;
1400         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1401                 return 0;
1402
1403         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1404 }
1405
1406 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1407
1408 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1409 {
1410         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1411         struct dentry *dir;
1412
1413         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1414                                         &fail_page_alloc.attr);
1415         if (IS_ERR(dir))
1416                 return PTR_ERR(dir);
1417
1418         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1419                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1420                 goto fail;
1421         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1422                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1423                 goto fail;
1424         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1425                                 &fail_page_alloc.min_order))
1426                 goto fail;
1427
1428         return 0;
1429 fail:
1430         debugfs_remove_recursive(dir);
1431
1432         return -ENOMEM;
1433 }
1434
1435 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1436
1437 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1438
1439 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1440
1441 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1442 {
1443         return 0;
1444 }
1445
1446 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1447
1448 /*
1449  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1450  * of the allocation.
1451  */
1452 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1453                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1454 {
1455         /* free_pages my go negative - that's OK */
1456         long min = mark;
1457         int o;
1458
1459         free_pages -= (1 << order) + 1;
1460         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1461                 min -= min / 2;
1462         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1463                 min -= min / 4;
1464
1465         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1466                 return false;
1467         for (o = 0; o < order; o++) {
1468                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1469                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1470
1471                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1472                 min >>= 1;
1473
1474                 if (free_pages <= min)
1475                         return false;
1476         }
1477         return true;
1478 }
1479
1480 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1481                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1482 {
1483         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1484                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1485 }
1486
1487 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1488                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1489 {
1490         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1491
1492         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1493                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1494
1495         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1496                                                                 free_pages);
1497 }
1498
1499 #ifdef CONFIG_NUMA
1500 /*
1501  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1502  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1503  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1504  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1505  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1506  *
1507  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1508  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1509  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1510  *
1511  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1512  * nothing and returns NULL.
1513  *
1514  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1515  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1516  *
1517  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1518  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1519  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1520  * quickly as we can.
1521  */
1522 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1523 {
1524         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1525         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1526
1527         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1528         if (!zlc)
1529                 return NULL;
1530
1531         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1532                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1533                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1534         }
1535
1536         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1537                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1538                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1539         return allowednodes;
1540 }
1541
1542 /*
1543  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1544  * if it is worth looking at further for free memory:
1545  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1546  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1547  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1548  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1549  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1550  * else return false (zero) if it is not.
1551  *
1552  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1553  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1554  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1555  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1556  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1557  * into the second scan of the zonelist.
1558  *
1559  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1560  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1561  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1562  * unturned looking for a free page.
1563  */
1564 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1565                                                 nodemask_t *allowednodes)
1566 {
1567         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1568         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1569         int n;                          /* node that zone *z is on */
1570
1571         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1572         if (!zlc)
1573                 return 1;
1574
1575         i = z - zonelist->_zonerefs;
1576         n = zlc->z_to_n[i];
1577
1578         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1579         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1580 }
1581
1582 /*
1583  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1584  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1585  * from that zone don't waste time re-examining it.
1586  */
1587 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1588 {
1589         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1590         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1591
1592         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1593         if (!zlc)
1594                 return;
1595
1596         i = z - zonelist->_zonerefs;
1597
1598         set_bit(i, zlc->fullzones);
1599 }
1600
1601 /*
1602  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1603  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1604  */
1605 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1606 {
1607         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1608
1609         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1610         if (!zlc)
1611                 return;
1612
1613         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1614 }
1615
1616 #else   /* CONFIG_NUMA */
1617
1618 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1619 {
1620         return NULL;
1621 }
1622
1623 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1624                                 nodemask_t *allowednodes)
1625 {
1626         return 1;
1627 }
1628
1629 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1630 {
1631 }
1632
1633 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1634 {
1635 }
1636 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1637
1638 /*
1639  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1640  * a page.
1641  */
1642 static struct page *
1643 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1644                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1645                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1646 {
1647         struct zoneref *z;
1648         struct page *page = NULL;
1649         int classzone_idx;
1650         struct zone *zone;
1651         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1652         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1653         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1654
1655         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1656 zonelist_scan:
1657         /*
1658          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1659          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1660          */
1661         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1662                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1663                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1664                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1665                                 continue;
1666                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1667                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1668                                 continue;
1669
1670                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1671                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1672                         unsigned long mark;
1673                         int ret;
1674
1675                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1676                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1677                                     classzone_idx, alloc_flags))
1678                                 goto try_this_zone;
1679
1680                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1681                                 /*
1682                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1683                                  * and before considering the first zone allowed
1684                                  * by the cpuset.
1685                                  */
1686                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1687                                 zlc_active = 1;
1688                                 did_zlc_setup = 1;
1689                         }
1690
1691                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1692                                 goto this_zone_full;
1693
1694                         /*
1695                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1696                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1697                          */
1698                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1699                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1700                                 continue;
1701
1702                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1703                         switch (ret) {
1704                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1705                                 /* did not scan */
1706                                 continue;
1707                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1708                                 /* scanned but unreclaimable */
1709                                 continue;
1710                         default:
1711                                 /* did we reclaim enough */
1712                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1713                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1714                                         goto this_zone_full;
1715                         }
1716                 }
1717
1718 try_this_zone:
1719                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1720                                                 gfp_mask, migratetype);
1721                 if (page)
1722                         break;
1723 this_zone_full:
1724                 if (NUMA_BUILD)
1725                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1726         }
1727
1728         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1729                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1730                 zlc_active = 0;
1731                 goto zonelist_scan;
1732         }
1733         return page;
1734 }
1735
1736 /*
1737  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1738  * meminfo in irq context.
1739  */
1740 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1741 {
1742         bool ret = false;
1743
1744 #if NODES_SHIFT > 8
1745         ret = in_interrupt();
1746 #endif
1747         return ret;
1748 }
1749
1750 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1751                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1752                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1753
1754 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1755 {
1756         va_list args;
1757         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1758
1759         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
1760                 return;
1761
1762         /*
1763          * This documents exceptions given to allocations in certain
1764          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1765          * of allowed nodes.
1766          */
1767         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1768                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1769                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1770                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1771         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1772                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1773
1774         if (fmt) {
1775                 printk(KERN_WARNING);
1776                 va_start(args, fmt);
1777                 vprintk(fmt, args);
1778                 va_end(args);
1779         }
1780
1781         pr_warning("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1782                    current->comm, order, gfp_mask);
1783
1784         dump_stack();
1785         if (!should_suppress_show_mem())
1786                 show_mem(filter);
1787 }
1788
1789 static inline int
1790 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1791                                 unsigned long pages_reclaimed)
1792 {
1793         /* Do not loop if specifically requested */
1794         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1795                 return 0;
1796
1797         /*
1798          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1799          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1800          * implementations.
1801          */
1802         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1803                 return 1;
1804
1805         /*
1806          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1807          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1808          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1809          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1810          * allocation still fails, we stop retrying.
1811          */
1812         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1813                 return 1;
1814
1815         /*
1816          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1817          * explicitly requests that.
1818          */
1819         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1820                 return 1;
1821
1822         return 0;
1823 }
1824
1825 static inline struct page *
1826 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1827         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1828         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1829         int migratetype)
1830 {
1831         struct page *page;
1832
1833         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1834         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1835                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1836                 return NULL;
1837         }
1838
1839         /*
1840          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1841          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1842          * we're still under heavy pressure.
1843          */
1844         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1845                 order, zonelist, high_zoneidx,
1846                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1847                 preferred_zone, migratetype);
1848         if (page)
1849                 goto out;
1850
1851         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1852                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1853                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1854                         goto out;
1855                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1856                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1857                         goto out;
1858                 /*
1859                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1860                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1861                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1862                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1863                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1864                  */
1865                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1866                         goto out;
1867         }
1868         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1869         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1870
1871 out:
1872         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1873         return page;
1874 }
1875
1876 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1877 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1878 static struct page *
1879 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1880         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1881         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1882         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1883         bool sync_migration)
1884 {
1885         struct page *page;
1886
1887         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1888                 return NULL;
1889
1890         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1891         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1892                                                 nodemask, sync_migration);
1893         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1894         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1895
1896                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1897                 drain_pages(get_cpu());
1898                 put_cpu();
1899
1900                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1901                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1902                                 alloc_flags, preferred_zone,
1903                                 migratetype);
1904                 if (page) {
1905                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1906                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1907                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1908                         return page;
1909                 }
1910
1911                 /*
1912                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1913                  * The most likely reason is that pages exist,
1914                  * but not enough to satisfy watermarks.
1915                  */
1916                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1917                 defer_compaction(preferred_zone);
1918
1919                 cond_resched();
1920         }
1921
1922         return NULL;
1923 }
1924 #else
1925 static inline struct page *
1926 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1927         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1928         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1929         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1930         bool sync_migration)
1931 {
1932         return NULL;
1933 }
1934 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1935
1936 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1937 static inline struct page *
1938 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1939         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1940         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1941         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1942 {
1943         struct page *page = NULL;
1944         struct reclaim_state reclaim_state;
1945         bool drained = false;
1946
1947         cond_resched();
1948
1949         /* We now go into synchronous reclaim */
1950         cpuset_memory_pressure_bump();
1951         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1952         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1953         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1954         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1955
1956         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1957
1958         current->reclaim_state = NULL;
1959         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1960         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1961
1962         cond_resched();
1963
1964         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1965                 return NULL;
1966
1967         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
1968         if (NUMA_BUILD)
1969                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
1970
1971 retry:
1972         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1973                                         zonelist, high_zoneidx,
1974                                         alloc_flags, preferred_zone,
1975                                         migratetype);
1976
1977         /*
1978          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1979          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1980          */
1981         if (!page && !drained) {
1982                 drain_all_pages();
1983                 drained = true;
1984                 goto retry;
1985         }
1986
1987         return page;
1988 }
1989
1990 /*
1991  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1992  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1993  */
1994 static inline struct page *
1995 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1996         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1997         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1998         int migratetype)
1999 {
2000         struct page *page;
2001
2002         do {
2003                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2004                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2005                         preferred_zone, migratetype);
2006
2007                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2008                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2009         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2010
2011         return page;
2012 }
2013
2014 static inline
2015 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2016                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2017                                                 enum zone_type classzone_idx)
2018 {
2019         struct zoneref *z;
2020         struct zone *zone;
2021
2022         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2023                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2024 }
2025
2026 static inline int
2027 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2028 {
2029         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2030         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2031
2032         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2033         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2034
2035         /*
2036          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2037          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2038          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2039          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2040          */
2041         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2042
2043         if (!wait) {
2044                 /*
2045                  * Not worth trying to allocate harder for
2046                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2047                  */
2048                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2049                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2050                 /*
2051                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2052                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2053                  */
2054                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2055         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2056                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2057
2058         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2059                 if (!in_interrupt() &&
2060                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2061                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2062                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2063         }
2064
2065         return alloc_flags;
2066 }
2067
2068 static inline struct page *
2069 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2070         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2071         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2072         int migratetype)
2073 {
2074         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2075         struct page *page = NULL;
2076         int alloc_flags;
2077         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2078         unsigned long did_some_progress;
2079         bool sync_migration = false;
2080
2081         /*
2082          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2083          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2084          * be using allocators in order of preference for an area that is
2085          * too large.
2086          */
2087         if (order >= MAX_ORDER) {
2088                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2089                 return NULL;
2090         }
2091
2092         /*
2093          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2094          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2095          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2096          * using a larger set of nodes after it has established that the
2097          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2098          * over allocated.
2099          */
2100         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2101                 goto nopage;
2102
2103 restart:
2104         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2105                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2106                                                 zone_idx(preferred_zone));
2107
2108         /*
2109          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2110          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2111          * to how we want to proceed.
2112          */
2113         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2114
2115         /*
2116          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2117          * cpusets.
2118          */
2119         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2120                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2121                                         &preferred_zone);
2122
2123 rebalance:
2124         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2125         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2126                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2127                         preferred_zone, migratetype);
2128         if (page)
2129                 goto got_pg;
2130
2131         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2132         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2133                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2134                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2135                                 preferred_zone, migratetype);
2136                 if (page)
2137                         goto got_pg;
2138         }
2139
2140         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2141         if (!wait)
2142                 goto nopage;
2143
2144         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2145         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2146                 goto nopage;
2147
2148         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2149         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2150                 goto nopage;
2151
2152         /*
2153          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2154          * attempts after direct reclaim are synchronous
2155          */
2156         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2157                                         zonelist, high_zoneidx,
2158                                         nodemask,
2159                                         alloc_flags, preferred_zone,
2160                                         migratetype, &did_some_progress,
2161                                         sync_migration);
2162         if (page)
2163                 goto got_pg;
2164         sync_migration = true;
2165
2166         /* Try direct reclaim and then allocating */
2167         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2168                                         zonelist, high_zoneidx,
2169                                         nodemask,
2170                                         alloc_flags, preferred_zone,
2171                                         migratetype, &did_some_progress);
2172         if (page)
2173                 goto got_pg;
2174
2175         /*
2176          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2177          * running out of options and have to consider going OOM
2178          */
2179         if (!did_some_progress) {
2180                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2181                         if (oom_killer_disabled)
2182                                 goto nopage;
2183                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2184                                         zonelist, high_zoneidx,
2185                                         nodemask, preferred_zone,
2186                                         migratetype);
2187                         if (page)
2188                                 goto got_pg;
2189
2190                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2191                                 /*
2192                                  * The oom killer is not called for high-order
2193                                  * allocations that may fail, so if no progress
2194                                  * is being made, there are no other options and
2195                                  * retrying is unlikely to help.
2196                                  */
2197                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2198                                         goto nopage;
2199                                 /*
2200                                  * The oom killer is not called for lowmem
2201                                  * allocations to prevent needlessly killing
2202                                  * innocent tasks.
2203                                  */
2204                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2205                                         goto nopage;
2206                         }
2207
2208                         goto restart;
2209                 }
2210         }
2211
2212         /* Check if we should retry the allocation */
2213         pages_reclaimed += did_some_progress;
2214         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2215                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2216                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2217                 goto rebalance;
2218         } else {
2219                 /*
2220                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2221                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2222                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2223                  */
2224                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2225                                         zonelist, high_zoneidx,
2226                                         nodemask,
2227                                         alloc_flags, preferred_zone,
2228                                         migratetype, &did_some_progress,
2229                                         sync_migration);
2230                 if (page)
2231                         goto got_pg;
2232         }
2233
2234 nopage:
2235         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2236         return page;
2237 got_pg:
2238         if (kmemcheck_enabled)
2239                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2240         return page;
2241
2242 }
2243
2244 /*
2245  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2246  */
2247 struct page *
2248 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2249                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2250 {
2251         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2252         struct zone *preferred_zone;
2253         struct page *page;
2254         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2255
2256         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2257
2258         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2259
2260         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2261
2262         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2263                 return NULL;
2264
2265         /*
2266          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2267          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2268          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2269          */
2270         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2271                 return NULL;
2272
2273         get_mems_allowed();
2274         /* The preferred zone is used for statistics later */
2275         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2276                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2277                                 &preferred_zone);
2278         if (!preferred_zone) {
2279                 put_mems_allowed();
2280                 return NULL;
2281         }
2282
2283         /* First allocation attempt */
2284         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2285                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2286                         preferred_zone, migratetype);
2287         if (unlikely(!page))
2288                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2289                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2290                                 preferred_zone, migratetype);
2291         put_mems_allowed();
2292
2293         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2294         return page;
2295 }
2296 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2297
2298 /*
2299  * Common helper functions.
2300  */
2301 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2302 {
2303         struct page *page;
2304
2305         /*
2306          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2307          * a highmem page
2308          */
2309         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2310
2311         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2312         if (!page)
2313                 return 0;
2314         return (unsigned long) page_address(page);
2315 }
2316 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2317
2318 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2319 {
2320         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2321 }
2322 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2323
2324 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2325 {
2326         int i = pagevec_count(pvec);
2327
2328         while (--i >= 0) {
2329                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2330                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2331         }
2332 }
2333
2334 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2335 {
2336         if (put_page_testzero(page)) {
2337                 if (order == 0)
2338                         free_hot_cold_page(page, 0);
2339                 else
2340                         __free_pages_ok(page, order);
2341         }
2342 }
2343
2344 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2345
2346 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2347 {
2348         if (addr != 0) {
2349                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2350                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2351         }
2352 }
2353
2354 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2355
2356 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2357 {
2358         if (addr) {
2359                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2360                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2361
2362                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2363                 while (used < alloc_end) {
2364                         free_page(used);
2365                         used += PAGE_SIZE;
2366                 }
2367         }
2368         return (void *)addr;
2369 }
2370
2371 /**
2372  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2373  * @size: the number of bytes to allocate
2374  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2375  *
2376  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2377  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2378  * allocate memory in power-of-two pages.
2379  *
2380  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2381  *
2382  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2383  */
2384 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2385 {
2386         unsigned int order = get_order(size);
2387         unsigned long addr;
2388
2389         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2390         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2391 }
2392 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2393
2394 /**
2395  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2396  *                         pages on a node.
2397  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2398  * @size: the number of bytes to allocate
2399  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2400  *
2401  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2402  * back.
2403  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2404  * but is not exact.
2405  */
2406 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2407 {
2408         unsigned order = get_order(size);
2409         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2410         if (!p)
2411                 return NULL;
2412         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2413 }
2414 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2415
2416 /**
2417  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2418  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2419  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2420  *
2421  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2422  */
2423 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2424 {
2425         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2426         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2427
2428         while (addr < end) {
2429                 free_page(addr);
2430                 addr += PAGE_SIZE;
2431         }
2432 }
2433 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2434
2435 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2436 {
2437         struct zoneref *z;
2438         struct zone *zone;
2439
2440         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2441         unsigned int sum = 0;
2442
2443         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2444
2445         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2446                 unsigned long size = zone->present_pages;
2447                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2448                 if (size > high)
2449                         sum += size - high;
2450         }
2451
2452         return sum;
2453 }
2454
2455 /*
2456  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2457  */
2458 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2459 {
2460         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2461 }
2462 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2463
2464 /*
2465  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2466  */
2467 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2468 {
2469         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2470 }
2471
2472 static inline void show_node(struct zone *zone)
2473 {
2474         if (NUMA_BUILD)
2475                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2476 }
2477
2478 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2479 {
2480         val->totalram = totalram_pages;
2481         val->sharedram = 0;
2482         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2483         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2484         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2485         val->freehigh = nr_free_highpages();
2486         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2487 }
2488
2489 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2490
2491 #ifdef CONFIG_NUMA
2492 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2493 {
2494         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2495
2496         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2497         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2498 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2499         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2500         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2501                         NR_FREE_PAGES);
2502 #else
2503         val->totalhigh = 0;
2504         val->freehigh = 0;
2505 #endif
2506         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2507 }
2508 #endif
2509
2510 /*
2511  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2512  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2513  */
2514 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2515 {
2516         bool ret = false;
2517
2518         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2519                 goto out;
2520
2521         get_mems_allowed();
2522         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2523         put_mems_allowed();
2524 out:
2525         return ret;
2526 }
2527
2528 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2529
2530 /*
2531  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2532  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2533  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2534  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2535  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2536  */
2537 void show_free_areas(unsigned int filter)
2538 {
2539         int cpu;
2540         struct zone *zone;
2541
2542         for_each_populated_zone(zone) {
2543                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2544                         continue;
2545                 show_node(zone);
2546                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2547
2548                 for_each_online_cpu(cpu) {
2549                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2550
2551                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2552
2553                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2554                                cpu, pageset->pcp.high,
2555                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2556                 }
2557         }
2558
2559         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2560                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2561                 " unevictable:%lu"
2562                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2563                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2564                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2565                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2566                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2567                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2568                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2569                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2570                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2571                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2572                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2573                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2574                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2575                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2576                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2577                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2578                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2579                 global_page_state(NR_SHMEM),
2580                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2581                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2582
2583         for_each_populated_zone(zone) {
2584                 int i;
2585
2586                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2587                         continue;
2588                 show_node(zone);
2589                 printk("%s"
2590                         " free:%lukB"
2591                         " min:%lukB"
2592                         " low:%lukB"
2593                         " high:%lukB"
2594                         " active_anon:%lukB"
2595                         " inactive_anon:%lukB"
2596                         " active_file:%lukB"
2597                         " inactive_file:%lukB"
2598                         " unevictable:%lukB"
2599                         " isolated(anon):%lukB"
2600                         " isolated(file):%lukB"
2601                         " present:%lukB"
2602                         " mlocked:%lukB"
2603                         " dirty:%lukB"
2604                         " writeback:%lukB"
2605                         " mapped:%lukB"
2606                         " shmem:%lukB"
2607                         " slab_reclaimable:%lukB"
2608                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2609                         " kernel_stack:%lukB"
2610                         " pagetables:%lukB"
2611                         " unstable:%lukB"
2612                         " bounce:%lukB"
2613                         " writeback_tmp:%lukB"
2614                         " pages_scanned:%lu"
2615                         " all_unreclaimable? %s"
2616                         "\n",
2617                         zone->name,
2618                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2619                         K(min_wmark_pages(zone)),
2620                         K(low_wmark_pages(zone)),
2621                         K(high_wmark_pages(zone)),
2622                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2623                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2624                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2625                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2626                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2627                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2628                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2629                         K(zone->present_pages),
2630                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2631                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2632                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2633                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2634                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2635                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2636                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2637                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2638                                 THREAD_SIZE / 1024,
2639                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2640                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2641                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2642                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2643                         zone->pages_scanned,
2644                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2645                         );
2646                 printk("lowmem_reserve[]:");
2647                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2648                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2649                 printk("\n");
2650         }
2651
2652         for_each_populated_zone(zone) {
2653                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2654
2655                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2656                         continue;
2657                 show_node(zone);
2658                 printk("%s: ", zone->name);
2659
2660                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2661                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2662                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2663                         total += nr[order] << order;
2664                 }
2665                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2666                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2667                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2668                 printk("= %lukB\n", K(total));
2669         }
2670
2671         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2672
2673         show_swap_cache_info();
2674 }
2675
2676 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2677 {
2678         zoneref->zone = zone;
2679         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2680 }
2681
2682 /*
2683  * Builds allocation fallback zone lists.
2684  *
2685  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2686  */
2687 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2688                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2689 {
2690         struct zone *zone;
2691
2692         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2693         zone_type++;
2694
2695         do {
2696                 zone_type--;
2697                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2698                 if (populated_zone(zone)) {
2699                         zoneref_set_zone(zone,
2700                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2701                         check_highest_zone(zone_type);
2702                 }
2703
2704         } while (zone_type);
2705         return nr_zones;
2706 }
2707
2708
2709 /*
2710  *  zonelist_order:
2711  *  0 = automatic detection of better ordering.
2712  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2713  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2714  *
2715  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2716  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2717  */
2718 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2719 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2720 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2721
2722 /* zonelist order in the kernel.
2723  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2724  */
2725 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2726 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2727
2728
2729 #ifdef CONFIG_NUMA
2730 /* The value user specified ....changed by config */
2731 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2732 /* string for sysctl */
2733 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2734 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2735
2736 /*
2737  * interface for configure zonelist ordering.
2738  * command line option "numa_zonelist_order"
2739  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2740  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2741  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2742  */
2743
2744 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2745 {
2746         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2747                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2748         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2749                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2750         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2751                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2752         } else {
2753                 printk(KERN_WARNING
2754                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2755                         "%s\n", s);
2756                 return -EINVAL;
2757         }
2758         return 0;
2759 }
2760
2761 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2762 {
2763         int ret;
2764
2765         if (!s)
2766                 return 0;
2767
2768         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2769         if (ret == 0)
2770                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2771
2772         return ret;
2773 }
2774 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2775
2776 /*
2777  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2778  */
2779 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2780                 void __user *buffer, size_t *length,
2781                 loff_t *ppos)
2782 {
2783         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2784         int ret;
2785         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2786
2787         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2788         if (write)
2789                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2790         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2791         if (ret)
2792                 goto out;
2793         if (write) {
2794                 int oldval = user_zonelist_order;
2795                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2796                         /*
2797                          * bogus value.  restore saved string
2798                          */
2799                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2800                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2801                         user_zonelist_order = oldval;
2802                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2803                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2804                         build_all_zonelists(NULL);
2805                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2806                 }
2807         }
2808 out:
2809         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2810         return ret;
2811 }
2812
2813
2814 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2815 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2816
2817 /**
2818  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2819  * @node: node whose fallback list we're appending
2820  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2821  *
2822  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2823  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2824  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2825  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2826  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2827  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2828  * on them otherwise.
2829  * It returns -1 if no node is found.
2830  */
2831 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2832 {
2833         int n, val;
2834         int min_val = INT_MAX;
2835         int best_node = -1;
2836         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2837
2838         /* Use the local node if we haven't already */
2839         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2840                 node_set(node, *used_node_mask);
2841                 return node;
2842         }
2843
2844         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2845
2846                 /* Don't want a node to appear more than once */
2847                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2848                         continue;
2849
2850                 /* Use the distance array to find the distance */
2851                 val = node_distance(node, n);
2852
2853                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2854                 val += (n < node);
2855
2856                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2857                 tmp = cpumask_of_node(n);
2858                 if (!cpumask_empty(tmp))
2859                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2860
2861                 /* Slight preference for less loaded node */
2862                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2863                 val += node_load[n];
2864
2865                 if (val < min_val) {
2866                         min_val = val;
2867                         best_node = n;
2868                 }
2869         }
2870
2871         if (best_node >= 0)
2872                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2873
2874         return best_node;
2875 }
2876
2877
2878 /*
2879  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2880  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2881  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2882  */
2883 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2884 {
2885         int j;
2886         struct zonelist *zonelist;
2887
2888         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2889         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2890                 ;
2891         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2892                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2893         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2894         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2895 }
2896
2897 /*
2898  * Build gfp_thisnode zonelists
2899  */
2900 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2901 {
2902         int j;
2903         struct zonelist *zonelist;
2904
2905         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2906         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2907         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2908         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2909 }
2910
2911 /*
2912  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2913  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2914  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2915  * may still exist in local DMA zone.
2916  */
2917 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2918
2919 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2920 {
2921         int pos, j, node;
2922         int zone_type;          /* needs to be signed */
2923         struct zone *z;
2924         struct zonelist *zonelist;
2925
2926         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2927         pos = 0;
2928         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2929                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2930                         node = node_order[j];
2931                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2932                         if (populated_zone(z)) {
2933                                 zoneref_set_zone(z,
2934                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2935                                 check_highest_zone(zone_type);
2936                         }
2937                 }
2938         }
2939         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2940         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2941 }
2942
2943 static int default_zonelist_order(void)
2944 {
2945         int nid, zone_type;
2946         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2947         struct zone *z;
2948         int average_size;
2949         /*
2950          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2951          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2952          * into OOM very easily.
2953          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2954          */
2955         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2956         low_kmem_size = 0;
2957         total_size = 0;
2958         for_each_online_node(nid) {
2959                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2960                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2961                         if (populated_zone(z)) {
2962                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2963                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2964                                 total_size += z->present_pages;
2965                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2966                                 /*
2967                                  * If any node has only lowmem, then node order
2968                                  * is preferred to allow kernel allocations
2969                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2970                                  * on other nodes when there is an abundance of
2971                                  * lowmem available to allocate from.
2972                                  */
2973                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2974                         }
2975                 }
2976         }
2977         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2978             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2979                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2980         /*
2981          * look into each node's config.
2982          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2983          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2984          */
2985         average_size = total_size /
2986                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2987         for_each_online_node(nid) {
2988                 low_kmem_size = 0;
2989                 total_size = 0;
2990                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2991                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2992                         if (populated_zone(z)) {
2993                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2994                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2995                                 total_size += z->present_pages;
2996                         }
2997                 }
2998                 if (low_kmem_size &&
2999                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3000                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3001                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3002         }
3003         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3004 }
3005
3006 static void set_zonelist_order(void)
3007 {
3008         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3009                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3010         else
3011                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3012 }
3013
3014 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3015 {
3016         int j, node, load;
3017         enum zone_type i;
3018         nodemask_t used_mask;
3019         int local_node, prev_node;
3020         struct zonelist *zonelist;
3021         int order = current_zonelist_order;
3022
3023         /* initialize zonelists */
3024         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3025                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3026                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3027                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3028         }
3029
3030         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3031         local_node = pgdat->node_id;
3032         load = nr_online_nodes;
3033         prev_node = local_node;
3034         nodes_clear(used_mask);
3035
3036         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3037         j = 0;
3038
3039         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3040                 int distance = node_distance(local_node, node);
3041
3042                 /*
3043                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3044                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3045                  */
3046                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3047                         zone_reclaim_mode = 1;
3048
3049                 /*
3050                  * We don't want to pressure a particular node.
3051                  * So adding penalty to the first node in same
3052                  * distance group to make it round-robin.
3053                  */
3054                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3055                         node_load[node] = load;
3056
3057                 prev_node = node;
3058                 load--;
3059                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3060                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3061                 else
3062                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3063         }
3064
3065         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3066                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3067                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3068         }
3069
3070         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3071 }
3072
3073 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3074 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3075 {
3076         struct zonelist *zonelist;
3077         struct zonelist_cache *zlc;
3078         struct zoneref *z;
3079
3080         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3081         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3082         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3083         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3084                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3085 }
3086
3087 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3088 /*
3089  * Return node id of node used for "local" allocations.
3090  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3091  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3092  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3093  */
3094 int local_memory_node(int node)
3095 {
3096         struct zone *zone;
3097
3098         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3099                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3100                                    NULL,
3101                                    &zone);
3102         return zone->node;
3103 }
3104 #endif
3105
3106 #else   /* CONFIG_NUMA */
3107
3108 static void set_zonelist_order(void)
3109 {
3110         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3111 }
3112
3113 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3114 {
3115         int node, local_node;
3116         enum zone_type j;
3117         struct zonelist *zonelist;
3118
3119         local_node = pgdat->node_id;
3120
3121         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3122         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3123
3124         /*
3125          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3126          * of all the other nodes.
3127          * We don't want to pressure a particular node, so when
3128          * building the zones for node N, we make sure that the
3129          * zones coming right after the local ones are those from
3130          * node N+1 (modulo N)
3131          */
3132         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3133                 if (!node_online(node))
3134                         continue;
3135                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3136                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3137         }
3138         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3139                 if (!node_online(node))
3140                         continue;
3141                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3142                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3143         }
3144
3145         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3146         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3147 }
3148
3149 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3150 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3151 {
3152         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3153 }
3154
3155 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3156
3157 /*
3158  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3159  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3160  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3161  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3162  * with interrupts disabled.
3163  *
3164  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3165  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3166  * hotplugged processors.
3167  *
3168  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3169  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3170  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3171  */
3172 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3173 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3174 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3175
3176 /*
3177  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3178  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3179  */
3180 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3181
3182 /* return values int ....just for stop_machine() */
3183 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3184 {
3185         int nid;
3186         int cpu;
3187
3188 #ifdef CONFIG_NUMA
3189         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3190 #endif
3191         for_each_online_node(nid) {
3192                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3193
3194                 build_zonelists(pgdat);
3195                 build_zonelist_cache(pgdat);
3196         }
3197
3198         /*
3199          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3200          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3201          * each zone will be allocated later when the per cpu
3202          * allocator is available.
3203          *
3204          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3205          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3206          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3207          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3208          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3209          * (a chicken-egg dilemma).
3210          */
3211         for_each_possible_cpu(cpu) {
3212                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3213
3214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3215                 /*
3216                  * We now know the "local memory node" for each node--
3217                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3218                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3219                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3220                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3221                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3222                  */
3223                 if (cpu_online(cpu))
3224                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3225 #endif
3226         }
3227
3228         return 0;
3229 }
3230
3231 /*
3232  * Called with zonelists_mutex held always
3233  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3234  */
3235 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3236 {
3237         set_zonelist_order();
3238
3239         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3240                 __build_all_zonelists(NULL);
3241                 mminit_verify_zonelist();
3242                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3243         } else {
3244                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3245                    of zonelist */
3246 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3247                 if (data)
3248                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3249 #endif
3250                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3251                 /* cpuset refresh routine should be here */
3252         }
3253         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3254         /*
3255          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3256          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3257          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3258          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3259          * disabled and enable it later
3260          */
3261         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3262                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3263         else
3264                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3265
3266         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3267                 "Total pages: %ld\n",
3268                         nr_online_nodes,
3269                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3270                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3271                         vm_total_pages);
3272 #ifdef CONFIG_NUMA
3273         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3274 #endif
3275 }
3276
3277 /*
3278  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3279  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3280  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3281  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3282  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3283  * conservative, even though it seems large.
3284  *
3285  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3286  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3287  */
3288 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3289
3290 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3291 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3292 {
3293         unsigned long size = 1;
3294
3295         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3296
3297         while (size < pages)
3298                 size <<= 1;
3299
3300         /*
3301          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3302          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3303          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3304          */
3305         size = min(size, 4096UL);
3306
3307         return max(size, 4UL);
3308 }
3309 #else
3310 /*
3311  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3312  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3313  *
3314  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3315  *
3316  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3317  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3318  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3319  *
3320  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3321  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3322  *
3323  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3324  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3325  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3326  */
3327 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3328 {
3329         return 4096UL;
3330 }
3331 #endif
3332
3333 /*
3334  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3335  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3336  * hash function before the remainder is taken.
3337  */
3338 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3339 {
3340         return ffz(~size);
3341 }
3342
3343 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3344
3345 /*
3346  * Check if a pageblock contains reserved pages
3347  */
3348 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3349 {
3350         unsigned long pfn;
3351
3352         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3353                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3354                         return 1;
3355         }
3356         return 0;
3357 }
3358
3359 /*
3360  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3361  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3362  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3363  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3364  * blocks as reclaim kicks in
3365  */
3366 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3367 {
3368         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3369         struct page *page;
3370         unsigned long block_migratetype;
3371         int reserve;
3372
3373         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3374         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3375         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3376         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3377                                                         pageblock_order;
3378
3379         /*
3380          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3381          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3382          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3383          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3384          * future allocation of hugepages at runtime.
3385          */
3386         reserve = min(2, reserve);
3387
3388         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3389                 if (!pfn_valid(pfn))
3390                         continue;
3391                 page = pfn_to_page(pfn);
3392
3393                 /* Watch out for overlapping nodes */
3394                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3395                         continue;
3396
3397                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3398                 block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3399                 if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3400                         continue;
3401
3402                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3403
3404                 /* If this block is reserved, account for it */
3405                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3406                         reserve--;
3407                         continue;
3408                 }
3409
3410                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3411                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3412                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3413                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3414                         reserve--;
3415                         continue;
3416                 }
3417
3418                 /*
3419                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3420                  * take it back
3421                  */
3422                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3423                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3424                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3425                 }
3426         }
3427 }
3428
3429 /*
3430  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3431  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3432  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3433  */
3434 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3435                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3436 {
3437         struct page *page;
3438         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3439         unsigned long pfn;
3440         struct zone *z;
3441
3442         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3443                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3444
3445         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3446         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3447                 /*
3448                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3449                  * handed to this function.  They do not