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