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