mm: remove unused pagevec_free
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/memory.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/ftrace_event.h>
58 #include <linux/memcontrol.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62 #include <asm/div64.h>
63 #include "internal.h"
64
65 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
66 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
67 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
68 #endif
69
70 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
71 /*
72  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
73  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
74  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
75  * defined in <linux/topology.h>.
76  */
77 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
79 #endif
80
81 /*
82  * Array of node states.
83  */
84 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
85         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
86         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
87 #ifndef CONFIG_NUMA
88         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
90         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #endif
92         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif  /* NUMA */
94 };
95 EXPORT_SYMBOL(node_states);
96
97 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
98 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
99 int percpu_pagelist_fraction;
100 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
101
102 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
103 /*
104  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
105  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
106  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
107  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
108  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
109  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
110  */
111
112 static gfp_t saved_gfp_mask;
113
114 void pm_restore_gfp_mask(void)
115 {
116         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
117         if (saved_gfp_mask) {
118                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
119                 saved_gfp_mask = 0;
120         }
121 }
122
123 void pm_restrict_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         WARN_ON(saved_gfp_mask);
127         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
128         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
129 }
130 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
131
132 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
133 int pageblock_order __read_mostly;
134 #endif
135
136 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
137
138 /*
139  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
140  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
141  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
142  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
143  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
144  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
145  *
146  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
147  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
148  */
149 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
150 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
151          256,
152 #endif
153 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
154          256,
155 #endif
156 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
157          32,
158 #endif
159          32,
160 };
161
162 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
163
164 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
165 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
166          "DMA",
167 #endif
168 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
169          "DMA32",
170 #endif
171          "Normal",
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          "HighMem",
174 #endif
175          "Movable",
176 };
177
178 int min_free_kbytes = 1024;
179
180 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
181 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
182 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
183
184 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
185 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
186 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
187 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
188 static unsigned long __initdata required_movablecore;
189 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
190
191 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
192 int movable_zone;
193 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
194 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
195
196 #if MAX_NUMNODES > 1
197 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
198 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
199 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
200 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
201 #endif
202
203 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
204
205 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
206 {
207
208         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
209                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
210
211         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
212                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
213 }
214
215 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
216
217 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
218 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
219 {
220         int ret = 0;
221         unsigned seq;
222         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
223
224         do {
225                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
226                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
227                         ret = 1;
228                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
229                         ret = 1;
230         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
231
232         return ret;
233 }
234
235 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
236 {
237         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
238                 return 0;
239         if (zone != page_zone(page))
240                 return 0;
241
242         return 1;
243 }
244 /*
245  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
246  */
247 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
248 {
249         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
250                 return 1;
251         if (!page_is_consistent(zone, page))
252                 return 1;
253
254         return 0;
255 }
256 #else
257 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
258 {
259         return 0;
260 }
261 #endif
262
263 static void bad_page(struct page *page)
264 {
265         static unsigned long resume;
266         static unsigned long nr_shown;
267         static unsigned long nr_unshown;
268
269         /* Don't complain about poisoned pages */
270         if (PageHWPoison(page)) {
271                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
272                 return;
273         }
274
275         /*
276          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
277          * or allow a steady drip of one report per second.
278          */
279         if (nr_shown == 60) {
280                 if (time_before(jiffies, resume)) {
281                         nr_unshown++;
282                         goto out;
283                 }
284                 if (nr_unshown) {
285                         printk(KERN_ALERT
286                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
287                                 nr_unshown);
288                         nr_unshown = 0;
289                 }
290                 nr_shown = 0;
291         }
292         if (nr_shown++ == 0)
293                 resume = jiffies + 60 * HZ;
294
295         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
296                 current->comm, page_to_pfn(page));
297         dump_page(page);
298
299         print_modules();
300         dump_stack();
301 out:
302         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
303         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
304         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
305 }
306
307 /*
308  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
309  *
310  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
311  *
312  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
313  *
314  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
315  * pointing at the head page.
316  *
317  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
318  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
319  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
320  */
321
322 static void free_compound_page(struct page *page)
323 {
324         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
325 }
326
327 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
328 {
329         int i;
330         int nr_pages = 1 << order;
331
332         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
333         set_compound_order(page, order);
334         __SetPageHead(page);
335         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
336                 struct page *p = page + i;
337                 __SetPageTail(p);
338                 set_page_count(p, 0);
339                 p->first_page = page;
340         }
341 }
342
343 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
344 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
345 {
346         int i;
347         int nr_pages = 1 << order;
348         int bad = 0;
349
350         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
351             unlikely(!PageHead(page))) {
352                 bad_page(page);
353                 bad++;
354         }
355
356         __ClearPageHead(page);
357
358         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
359                 struct page *p = page + i;
360
361                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
362                         bad_page(page);
363                         bad++;
364                 }
365                 __ClearPageTail(p);
366         }
367
368         return bad;
369 }
370
371 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
372 {
373         int i;
374
375         /*
376          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
377          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
378          */
379         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
380         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
381                 clear_highpage(page + i);
382 }
383
384 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
385 {
386         set_page_private(page, order);
387         __SetPageBuddy(page);
388 }
389
390 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
391 {
392         __ClearPageBuddy(page);
393         set_page_private(page, 0);
394 }
395
396 /*
397  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
398  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
399  *
400  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
401  * the following equation:
402  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
403  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
404  * 1 buddy is #10:
405  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
406  *
407  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
408  * satisfies the following equation:
409  *     P = B & ~(1 << O)
410  *
411  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
412  */
413 static inline unsigned long
414 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
415 {
416         return page_idx ^ (1 << order);
417 }
418
419 /*
420  * This function checks whether a page is free && is the buddy
421  * we can do coalesce a page and its buddy if
422  * (a) the buddy is not in a hole &&
423  * (b) the buddy is in the buddy system &&
424  * (c) a page and its buddy have the same order &&
425  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
426  *
427  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
428  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
429  *
430  * For recording page's order, we use page_private(page).
431  */
432 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
433                                                                 int order)
434 {
435         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
436                 return 0;
437
438         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
439                 return 0;
440
441         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
442                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
443                 return 1;
444         }
445         return 0;
446 }
447
448 /*
449  * Freeing function for a buddy system allocator.
450  *
451  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
452  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
453  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
454  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
455  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
456  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
457  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
458  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
459  * parts of the VM system.
460  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
461  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
462  * order is recorded in page_private(page) field.
463  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
464  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
465  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
466  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
467  * triggers coalescing into a block of larger size.            
468  *
469  * -- wli
470  */
471
472 static inline void __free_one_page(struct page *page,
473                 struct zone *zone, unsigned int order,
474                 int migratetype)
475 {
476         unsigned long page_idx;
477         unsigned long combined_idx;
478         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
479         struct page *buddy;
480
481         if (unlikely(PageCompound(page)))
482                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
483                         return;
484
485         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
486
487         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
488
489         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
490         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
491
492         while (order < MAX_ORDER-1) {
493                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
494                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
495                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
496                         break;
497
498                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
499                 list_del(&buddy->lru);
500                 zone->free_area[order].nr_free--;
501                 rmv_page_order(buddy);
502                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
503                 page = page + (combined_idx - page_idx);
504                 page_idx = combined_idx;
505                 order++;
506         }
507         set_page_order(page, order);
508
509         /*
510          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
511          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
512          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
513          * that is happening, add the free page to the tail of the list
514          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
515          * as a higher order page
516          */
517         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
518                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
519                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
520                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
521                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
522                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
523                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
524                         list_add_tail(&page->lru,
525                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
526                         goto out;
527                 }
528         }
529
530         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
531 out:
532         zone->free_area[order].nr_free++;
533 }
534
535 /*
536  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
537  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
538  * free_pages_check() will verify...
539  */
540 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
541 {
542         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
543         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
544 }
545
546 static inline int free_pages_check(struct page *page)
547 {
548         if (unlikely(page_mapcount(page) |
549                 (page->mapping != NULL)  |
550                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
551                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
552                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
553                 bad_page(page);
554                 return 1;
555         }
556         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
557                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
558         return 0;
559 }
560
561 /*
562  * Frees a number of pages from the PCP lists
563  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
564  * count is the number of pages to free.
565  *
566  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
567  * see if this freeing clears that state.
568  *
569  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
570  * pinned" detection logic.
571  */
572 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
573                                         struct per_cpu_pages *pcp)
574 {
575         int migratetype = 0;
576         int batch_free = 0;
577         int to_free = count;
578
579         spin_lock(&zone->lock);
580         zone->all_unreclaimable = 0;
581         zone->pages_scanned = 0;
582
583         while (to_free) {
584                 struct page *page;
585                 struct list_head *list;
586
587                 /*
588                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
589                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
590                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
591                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
592                  * lists
593                  */
594                 do {
595                         batch_free++;
596                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
597                                 migratetype = 0;
598                         list = &pcp->lists[migratetype];
599                 } while (list_empty(list));
600
601                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
602                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
603                         batch_free = to_free;
604
605                 do {
606                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
607                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
608                         list_del(&page->lru);
609                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
610                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
611                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
612                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
613         }
614         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
615         spin_unlock(&zone->lock);
616 }
617
618 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
619                                 int migratetype)
620 {
621         spin_lock(&zone->lock);
622         zone->all_unreclaimable = 0;
623         zone->pages_scanned = 0;
624
625         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
626         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
627         spin_unlock(&zone->lock);
628 }
629
630 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
631 {
632         int i;
633         int bad = 0;
634
635         trace_mm_page_free_direct(page, order);
636         kmemcheck_free_shadow(page, order);
637
638         if (PageAnon(page))
639                 page->mapping = NULL;
640         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
641                 bad += free_pages_check(page + i);
642         if (bad)
643                 return false;
644
645         if (!PageHighMem(page)) {
646                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
647                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
648                                            PAGE_SIZE << order);
649         }
650         arch_free_page(page, order);
651         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
652
653         return true;
654 }
655
656 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
657 {
658         unsigned long flags;
659         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
660
661         if (!free_pages_prepare(page, order))
662                 return;
663
664         local_irq_save(flags);
665         if (unlikely(wasMlocked))
666                 free_page_mlock(page);
667         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
668         free_one_page(page_zone(page), page, order,
669                                         get_pageblock_migratetype(page));
670         local_irq_restore(flags);
671 }
672
673 /*
674  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
675  */
676 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
677 {
678         if (order == 0) {
679                 __ClearPageReserved(page);
680                 set_page_count(page, 0);
681                 set_page_refcounted(page);
682                 __free_page(page);
683         } else {
684                 int loop;
685
686                 prefetchw(page);
687                 for (loop = 0; loop < (1 << order); loop++) {
688                         struct page *p = &page[loop];
689
690                         if (loop + 1 < (1 << order))
691                                 prefetchw(p + 1);
692                         __ClearPageReserved(p);
693                         set_page_count(p, 0);
694                 }
695
696                 set_page_refcounted(page);
697                 __free_pages(page, order);
698         }
699 }
700
701
702 /*
703  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
704  * Please do not alter this order without good reasons and regression
705  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
706  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
707  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
708  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
709  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
710  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
711  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
712  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
713  *
714  * -- wli
715  */
716 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
717         int low, int high, struct free_area *area,
718         int migratetype)
719 {
720         unsigned long size = 1 << high;
721
722         while (high > low) {
723                 area--;
724                 high--;
725                 size >>= 1;
726                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
727                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
728                 area->nr_free++;
729                 set_page_order(&page[size], high);
730         }
731 }
732
733 /*
734  * This page is about to be returned from the page allocator
735  */
736 static inline int check_new_page(struct page *page)
737 {
738         if (unlikely(page_mapcount(page) |
739                 (page->mapping != NULL)  |
740                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
741                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
742                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
743                 bad_page(page);
744                 return 1;
745         }
746         return 0;
747 }
748
749 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
750 {
751         int i;
752
753         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
754                 struct page *p = page + i;
755                 if (unlikely(check_new_page(p)))
756                         return 1;
757         }
758
759         set_page_private(page, 0);
760         set_page_refcounted(page);
761
762         arch_alloc_page(page, order);
763         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
764
765         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
766                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
767
768         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
769                 prep_compound_page(page, order);
770
771         return 0;
772 }
773
774 /*
775  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
776  * the smallest available page from the freelists
777  */
778 static inline
779 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
780                                                 int migratetype)
781 {
782         unsigned int current_order;
783         struct free_area * area;
784         struct page *page;
785
786         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
787         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
788                 area = &(zone->free_area[current_order]);
789                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
790                         continue;
791
792                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
793                                                         struct page, lru);
794                 list_del(&page->lru);
795                 rmv_page_order(page);
796                 area->nr_free--;
797                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
798                 return page;
799         }
800
801         return NULL;
802 }
803
804
805 /*
806  * This array describes the order lists are fallen back to when
807  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
808  */
809 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
810         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
811         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
812         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
813         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
814 };
815
816 /*
817  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
818  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
819  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
820  */
821 static int move_freepages(struct zone *zone,
822                           struct page *start_page, struct page *end_page,
823                           int migratetype)
824 {
825         struct page *page;
826         unsigned long order;
827         int pages_moved = 0;
828
829 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
830         /*
831          * page_zone is not safe to call in this context when
832          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
833          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
834          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
835          * grouping pages by mobility
836          */
837         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
838 #endif
839
840         for (page = start_page; page <= end_page;) {
841                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
842                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
843
844                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
845                         page++;
846                         continue;
847                 }
848
849                 if (!PageBuddy(page)) {
850                         page++;
851                         continue;
852                 }
853
854                 order = page_order(page);
855                 list_move(&page->lru,
856                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
857                 page += 1 << order;
858                 pages_moved += 1 << order;
859         }
860
861         return pages_moved;
862 }
863
864 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
865                                 int migratetype)
866 {
867         unsigned long start_pfn, end_pfn;
868         struct page *start_page, *end_page;
869
870         start_pfn = page_to_pfn(page);
871         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
872         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
873         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
874         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
875
876         /* Do not cross zone boundaries */
877         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
878                 start_page = page;
879         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
880                 return 0;
881
882         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
883 }
884
885 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
886                                         int start_order, int migratetype)
887 {
888         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
889
890         while (nr_pageblocks--) {
891                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
892                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
893         }
894 }
895
896 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
897 static inline struct page *
898 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
899 {
900         struct free_area * area;
901         int current_order;
902         struct page *page;
903         int migratetype, i;
904
905         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
906         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
907                                                 --current_order) {
908                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
909                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
910
911                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
912                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
913                                 continue;
914
915                         area = &(zone->free_area[current_order]);
916                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
917                                 continue;
918
919                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
920                                         struct page, lru);
921                         area->nr_free--;
922
923                         /*
924                          * If breaking a large block of pages, move all free
925                          * pages to the preferred allocation list. If falling
926                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
927                          * aggressive about taking ownership of free pages
928                          */
929                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
930                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
931                                         page_group_by_mobility_disabled) {
932                                 unsigned long pages;
933                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
934                                                                 start_migratetype);
935
936                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
937                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
938                                                 page_group_by_mobility_disabled)
939                                         set_pageblock_migratetype(page,
940                                                                 start_migratetype);
941
942                                 migratetype = start_migratetype;
943                         }
944
945                         /* Remove the page from the freelists */
946                         list_del(&page->lru);
947                         rmv_page_order(page);
948
949                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
950                         if (current_order >= pageblock_order)
951                                 change_pageblock_range(page, current_order,
952                                                         start_migratetype);
953
954                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
955
956                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
957                                 start_migratetype, migratetype);
958
959                         return page;
960                 }
961         }
962
963         return NULL;
964 }
965
966 /*
967  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
968  * Call me with the zone->lock already held.
969  */
970 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
971                                                 int migratetype)
972 {
973         struct page *page;
974
975 retry_reserve:
976         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
977
978         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
979                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
980
981                 /*
982                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
983                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
984                  * and we want just one call site
985                  */
986                 if (!page) {
987                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
988                         goto retry_reserve;
989                 }
990         }
991
992         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
993         return page;
994 }
995
996 /* 
997  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
998  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
999  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1000  */
1001 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1002                         unsigned long count, struct list_head *list,
1003                         int migratetype, int cold)
1004 {
1005         int i;
1006         
1007         spin_lock(&zone->lock);
1008         for (i = 0; i < count; ++i) {
1009                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1010                 if (unlikely(page == NULL))
1011                         break;
1012
1013                 /*
1014                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1015                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1016                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1017                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1018                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1019                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1020                  * properly.
1021                  */
1022                 if (likely(cold == 0))
1023                         list_add(&page->lru, list);
1024                 else
1025                         list_add_tail(&page->lru, list);
1026                 set_page_private(page, migratetype);
1027                 list = &page->lru;
1028         }
1029         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1030         spin_unlock(&zone->lock);
1031         return i;
1032 }
1033
1034 #ifdef CONFIG_NUMA
1035 /*
1036  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1037  * currently executing processor on remote nodes after they have
1038  * expired.
1039  *
1040  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1041  * a single processor.
1042  */
1043 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1044 {
1045         unsigned long flags;
1046         int to_drain;
1047
1048         local_irq_save(flags);
1049         if (pcp->count >= pcp->batch)
1050                 to_drain = pcp->batch;
1051         else
1052                 to_drain = pcp->count;
1053         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1054         pcp->count -= to_drain;
1055         local_irq_restore(flags);
1056 }
1057 #endif
1058
1059 /*
1060  * Drain pages of the indicated processor.
1061  *
1062  * The processor must either be the current processor and the
1063  * thread pinned to the current processor or a processor that
1064  * is not online.
1065  */
1066 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1067 {
1068         unsigned long flags;
1069         struct zone *zone;
1070
1071         for_each_populated_zone(zone) {
1072                 struct per_cpu_pageset *pset;
1073                 struct per_cpu_pages *pcp;
1074
1075                 local_irq_save(flags);
1076                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1077
1078                 pcp = &pset->pcp;
1079                 if (pcp->count) {
1080                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1081                         pcp->count = 0;
1082                 }
1083                 local_irq_restore(flags);
1084         }
1085 }
1086
1087 /*
1088  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1089  */
1090 void drain_local_pages(void *arg)
1091 {
1092         drain_pages(smp_processor_id());
1093 }
1094
1095 /*
1096  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1097  */
1098 void drain_all_pages(void)
1099 {
1100         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1101 }
1102
1103 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1104
1105 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1106 {
1107         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1108         unsigned long flags;
1109         int order, t;
1110         struct list_head *curr;
1111
1112         if (!zone->spanned_pages)
1113                 return;
1114
1115         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1116
1117         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1118         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1119                 if (pfn_valid(pfn)) {
1120                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1121
1122                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1123                                 swsusp_unset_page_free(page);
1124                 }
1125
1126         for_each_migratetype_order(order, t) {
1127                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1128                         unsigned long i;
1129
1130                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1131                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1132                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1133                 }
1134         }
1135         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1136 }
1137 #endif /* CONFIG_PM */
1138
1139 /*
1140  * Free a 0-order page
1141  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1142  */
1143 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1144 {
1145         struct zone *zone = page_zone(page);
1146         struct per_cpu_pages *pcp;
1147         unsigned long flags;
1148         int migratetype;
1149         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1150
1151         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1152                 return;
1153
1154         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1155         set_page_private(page, migratetype);
1156         local_irq_save(flags);
1157         if (unlikely(wasMlocked))
1158                 free_page_mlock(page);
1159         __count_vm_event(PGFREE);
1160
1161         /*
1162          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1163          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1164          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1165          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1166          * excessively into the page allocator
1167          */
1168         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1169                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1170                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1171                         goto out;
1172                 }
1173                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1174         }
1175
1176         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1177         if (cold)
1178                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1179         else
1180                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1181         pcp->count++;
1182         if (pcp->count >= pcp->high) {
1183                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1184                 pcp->count -= pcp->batch;
1185         }
1186
1187 out:
1188         local_irq_restore(flags);
1189 }
1190
1191 /*
1192  * Free a list of 0-order pages
1193  */
1194 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1195 {
1196         struct page *page, *next;
1197
1198         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1199                 trace_mm_pagevec_free(page, cold);
1200                 free_hot_cold_page(page, cold);
1201         }
1202 }
1203
1204 /*
1205  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1206  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1207  * Each sub-page must be freed individually.
1208  *
1209  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1210  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1211  */
1212 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1213 {
1214         int i;
1215
1216         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1217         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1218
1219 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1220         /*
1221          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1222          * otherwise free the whole shadow.
1223          */
1224         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1225                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1226 #endif
1227
1228         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1229                 set_page_refcounted(page + i);
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1234  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1235  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1236  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1237  * are enabled.
1238  *
1239  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1240  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1241  */
1242 int split_free_page(struct page *page)
1243 {
1244         unsigned int order;
1245         unsigned long watermark;
1246         struct zone *zone;
1247
1248         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1249
1250         zone = page_zone(page);
1251         order = page_order(page);
1252
1253         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1254         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1255         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1256                 return 0;
1257
1258         /* Remove page from free list */
1259         list_del(&page->lru);
1260         zone->free_area[order].nr_free--;
1261         rmv_page_order(page);
1262         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1263
1264         /* Split into individual pages */
1265         set_page_refcounted(page);
1266         split_page(page, order);
1267
1268         if (order >= pageblock_order - 1) {
1269                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1270                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1271                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1272         }
1273
1274         return 1 << order;
1275 }
1276
1277 /*
1278  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1279  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1280  * or two.
1281  */
1282 static inline
1283 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1284                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1285                         int migratetype)
1286 {
1287         unsigned long flags;
1288         struct page *page;
1289         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1290
1291 again:
1292         if (likely(order == 0)) {
1293                 struct per_cpu_pages *pcp;
1294                 struct list_head *list;
1295
1296                 local_irq_save(flags);
1297                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1298                 list = &pcp->lists[migratetype];
1299                 if (list_empty(list)) {
1300                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1301                                         pcp->batch, list,
1302                                         migratetype, cold);
1303                         if (unlikely(list_empty(list)))
1304                                 goto failed;
1305                 }
1306
1307                 if (cold)
1308                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1309                 else
1310                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1311
1312                 list_del(&page->lru);
1313                 pcp->count--;
1314         } else {
1315                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1316                         /*
1317                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1318                          *
1319                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1320                          * properly detect and handle allocation failures.
1321                          *
1322                          * We most definitely don't want callers attempting to
1323                          * allocate greater than order-1 page units with
1324                          * __GFP_NOFAIL.
1325                          */
1326                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1327                 }
1328                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1329                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1330                 spin_unlock(&zone->lock);
1331                 if (!page)
1332                         goto failed;
1333                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1334         }
1335
1336         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1337         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1338         local_irq_restore(flags);
1339
1340         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1341         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1342                 goto again;
1343         return page;
1344
1345 failed:
1346         local_irq_restore(flags);
1347         return NULL;
1348 }
1349
1350 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1351 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1352 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1353 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1354 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1355
1356 /* Mask to get the watermark bits */
1357 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1358
1359 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1360 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1361 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1362
1363 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1364
1365 static struct {
1366         struct fault_attr attr;
1367
1368         u32 ignore_gfp_highmem;
1369         u32 ignore_gfp_wait;
1370         u32 min_order;
1371 } fail_page_alloc = {
1372         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1373         .ignore_gfp_wait = 1,
1374         .ignore_gfp_highmem = 1,
1375         .min_order = 1,
1376 };
1377
1378 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1379 {
1380         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1381 }
1382 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1383
1384 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1385 {
1386         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1387                 return 0;
1388         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1389                 return 0;
1390         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1391                 return 0;
1392         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1393                 return 0;
1394
1395         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1396 }
1397
1398 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1399
1400 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1401 {
1402         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1403         struct dentry *dir;
1404
1405         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1406                                         &fail_page_alloc.attr);
1407         if (IS_ERR(dir))
1408                 return PTR_ERR(dir);
1409
1410         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1411                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1412                 goto fail;
1413         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1414                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1415                 goto fail;
1416         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1417                                 &fail_page_alloc.min_order))
1418                 goto fail;
1419
1420         return 0;
1421 fail:
1422         debugfs_remove_recursive(dir);
1423
1424         return -ENOMEM;
1425 }
1426
1427 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1428
1429 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1430
1431 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1432
1433 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1434 {
1435         return 0;
1436 }
1437
1438 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1439
1440 /*
1441  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1442  * of the allocation.
1443  */
1444 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1445                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1446 {
1447         /* free_pages my go negative - that's OK */
1448         long min = mark;
1449         int o;
1450
1451         free_pages -= (1 << order) + 1;
1452         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1453                 min -= min / 2;
1454         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1455                 min -= min / 4;
1456
1457         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1458                 return false;
1459         for (o = 0; o < order; o++) {
1460                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1461                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1462
1463                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1464                 min >>= 1;
1465
1466                 if (free_pages <= min)
1467                         return false;
1468         }
1469         return true;
1470 }
1471
1472 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1473                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1474 {
1475         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1476                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1477 }
1478
1479 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1480                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1481 {
1482         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1483
1484         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1485                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1486
1487         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1488                                                                 free_pages);
1489 }
1490
1491 #ifdef CONFIG_NUMA
1492 /*
1493  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1494  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1495  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1496  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1497  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1498  *
1499  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1500  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1501  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1502  *
1503  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1504  * nothing and returns NULL.
1505  *
1506  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1507  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1508  *
1509  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1510  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1511  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1512  * quickly as we can.
1513  */
1514 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1515 {
1516         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1517         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1518
1519         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1520         if (!zlc)
1521                 return NULL;
1522
1523         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1524                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1525                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1526         }
1527
1528         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1529                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1530                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1531         return allowednodes;
1532 }
1533
1534 /*
1535  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1536  * if it is worth looking at further for free memory:
1537  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1538  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1539  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1540  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1541  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1542  * else return false (zero) if it is not.
1543  *
1544  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1545  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1546  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1547  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1548  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1549  * into the second scan of the zonelist.
1550  *
1551  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1552  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1553  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1554  * unturned looking for a free page.
1555  */
1556 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1557                                                 nodemask_t *allowednodes)
1558 {
1559         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1560         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1561         int n;                          /* node that zone *z is on */
1562
1563         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1564         if (!zlc)
1565                 return 1;
1566
1567         i = z - zonelist->_zonerefs;
1568         n = zlc->z_to_n[i];
1569
1570         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1571         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1572 }
1573
1574 /*
1575  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1576  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1577  * from that zone don't waste time re-examining it.
1578  */
1579 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1580 {
1581         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1582         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1583
1584         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1585         if (!zlc)
1586                 return;
1587
1588         i = z - zonelist->_zonerefs;
1589
1590         set_bit(i, zlc->fullzones);
1591 }
1592
1593 /*
1594  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1595  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1596  */
1597 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1598 {
1599         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1600
1601         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1602         if (!zlc)
1603                 return;
1604
1605         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1606 }
1607
1608 #else   /* CONFIG_NUMA */
1609
1610 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1611 {
1612         return NULL;
1613 }
1614
1615 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1616                                 nodemask_t *allowednodes)
1617 {
1618         return 1;
1619 }
1620
1621 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1622 {
1623 }
1624
1625 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1626 {
1627 }
1628 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1629
1630 /*
1631  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1632  * a page.
1633  */
1634 static struct page *
1635 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1636                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1637                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1638 {
1639         struct zoneref *z;
1640         struct page *page = NULL;
1641         int classzone_idx;
1642         struct zone *zone;
1643         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1644         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1645         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1646
1647         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1648 zonelist_scan:
1649         /*
1650          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1651          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1652          */
1653         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1654                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1655                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1656                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1657                                 continue;
1658                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1659                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1660                                 continue;
1661
1662                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1663                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1664                         unsigned long mark;
1665                         int ret;
1666
1667                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1668                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1669                                     classzone_idx, alloc_flags))
1670                                 goto try_this_zone;
1671
1672                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1673                                 /*
1674                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1675                                  * and before considering the first zone allowed
1676                                  * by the cpuset.
1677                                  */
1678                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1679                                 zlc_active = 1;
1680                                 did_zlc_setup = 1;
1681                         }
1682
1683                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1684                                 goto this_zone_full;
1685
1686                         /*
1687                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1688                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1689                          */
1690                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1691                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1692                                 continue;
1693
1694                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1695                         switch (ret) {
1696                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1697                                 /* did not scan */
1698                                 continue;
1699                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1700                                 /* scanned but unreclaimable */
1701                                 continue;
1702                         default:
1703                                 /* did we reclaim enough */
1704                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1705                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1706                                         goto this_zone_full;
1707                         }
1708                 }
1709
1710 try_this_zone:
1711                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1712                                                 gfp_mask, migratetype);
1713                 if (page)
1714                         break;
1715 this_zone_full:
1716                 if (NUMA_BUILD)
1717                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1718         }
1719
1720         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1721                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1722                 zlc_active = 0;
1723                 goto zonelist_scan;
1724         }
1725         return page;
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1730  * meminfo in irq context.
1731  */
1732 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1733 {
1734         bool ret = false;
1735
1736 #if NODES_SHIFT > 8
1737         ret = in_interrupt();
1738 #endif
1739         return ret;
1740 }
1741
1742 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1743                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1744                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1745
1746 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1747 {
1748         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1749
1750         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
1751                 return;
1752
1753         /*
1754          * This documents exceptions given to allocations in certain
1755          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1756          * of allowed nodes.
1757          */
1758         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1759                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1760                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1761                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1762         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1763                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1764
1765         if (fmt) {
1766                 struct va_format vaf;
1767                 va_list args;
1768
1769                 va_start(args, fmt);
1770
1771                 vaf.fmt = fmt;
1772                 vaf.va = &args;
1773
1774                 pr_warn("%pV", &vaf);
1775
1776                 va_end(args);
1777         }
1778
1779         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1780                 current->comm, order, gfp_mask);
1781
1782         dump_stack();
1783         if (!should_suppress_show_mem())
1784                 show_mem(filter);
1785 }
1786
1787 static inline int
1788 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1789                                 unsigned long pages_reclaimed)
1790 {
1791         /* Do not loop if specifically requested */
1792         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1793                 return 0;
1794
1795         /*
1796          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1797          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1798          * implementations.
1799          */
1800         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1801                 return 1;
1802
1803         /*
1804          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1805          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1806          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1807          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1808          * allocation still fails, we stop retrying.
1809          */
1810         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1811                 return 1;
1812
1813         /*
1814          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1815          * explicitly requests that.
1816          */
1817         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1818                 return 1;
1819
1820         return 0;
1821 }
1822
1823 static inline struct page *
1824 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1825         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1826         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1827         int migratetype)
1828 {
1829         struct page *page;
1830
1831         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1832         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1833                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1834                 return NULL;
1835         }
1836
1837         /*
1838          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1839          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1840          * we're still under heavy pressure.
1841          */
1842         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1843                 order, zonelist, high_zoneidx,
1844                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1845                 preferred_zone, migratetype);
1846         if (page)
1847                 goto out;
1848
1849         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1850                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1851                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1852                         goto out;
1853                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1854                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1855                         goto out;
1856                 /*
1857                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1858                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1859                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1860                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1861                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1862                  */
1863                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1864                         goto out;
1865         }
1866         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1867         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1868
1869 out:
1870         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1871         return page;
1872 }
1873
1874 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1875 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1876 static struct page *
1877 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1878         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1879         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1880         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1881         bool sync_migration)
1882 {
1883         struct page *page;
1884
1885         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1886                 return NULL;
1887
1888         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1889         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1890                                                 nodemask, sync_migration);
1891         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1892         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1893
1894                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1895                 drain_pages(get_cpu());
1896                 put_cpu();
1897
1898                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1899                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1900                                 alloc_flags, preferred_zone,
1901                                 migratetype);
1902                 if (page) {
1903                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1904                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1905                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1906                         return page;
1907                 }
1908
1909                 /*
1910                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1911                  * The most likely reason is that pages exist,
1912                  * but not enough to satisfy watermarks.
1913                  */
1914                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1915                 defer_compaction(preferred_zone);
1916
1917                 cond_resched();
1918         }
1919
1920         return NULL;
1921 }
1922 #else
1923 static inline struct page *
1924 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1925         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1926         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1927         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1928         bool sync_migration)
1929 {
1930         return NULL;
1931 }
1932 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1933
1934 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1935 static inline struct page *
1936 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1937         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1938         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1939         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1940 {
1941         struct page *page = NULL;
1942         struct reclaim_state reclaim_state;
1943         bool drained = false;
1944
1945         cond_resched();
1946
1947         /* We now go into synchronous reclaim */
1948         cpuset_memory_pressure_bump();
1949         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1950         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1951         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1952         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1953
1954         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1955
1956         current->reclaim_state = NULL;
1957         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1958         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1959
1960         cond_resched();
1961
1962         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1963                 return NULL;
1964
1965         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
1966         if (NUMA_BUILD)
1967                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
1968
1969 retry:
1970         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1971                                         zonelist, high_zoneidx,
1972                                         alloc_flags, preferred_zone,
1973                                         migratetype);
1974
1975         /*
1976          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1977          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1978          */
1979         if (!page && !drained) {
1980                 drain_all_pages();
1981                 drained = true;
1982                 goto retry;
1983         }
1984
1985         return page;
1986 }
1987
1988 /*
1989  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1990  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1991  */
1992 static inline struct page *
1993 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1994         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1995         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1996         int migratetype)
1997 {
1998         struct page *page;
1999
2000         do {
2001                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2002                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2003                         preferred_zone, migratetype);
2004
2005                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2006                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2007         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2008
2009         return page;
2010 }
2011
2012 static inline
2013 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2014                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2015                                                 enum zone_type classzone_idx)
2016 {
2017         struct zoneref *z;
2018         struct zone *zone;
2019
2020         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2021                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2022 }
2023
2024 static inline int
2025 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2026 {
2027         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2028         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2029
2030         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2031         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2032
2033         /*
2034          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2035          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2036          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2037          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2038          */
2039         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2040
2041         if (!wait) {
2042                 /*
2043                  * Not worth trying to allocate harder for
2044                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2045                  */
2046                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2047                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2048                 /*
2049                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2050                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2051                  */
2052                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2053         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2054                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2055
2056         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2057                 if (!in_interrupt() &&
2058                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2059                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2060                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2061         }
2062
2063         return alloc_flags;
2064 }
2065
2066 static inline struct page *
2067 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2068         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2069         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2070         int migratetype)
2071 {
2072         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2073         struct page *page = NULL;
2074         int alloc_flags;
2075         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2076         unsigned long did_some_progress;
2077         bool sync_migration = false;
2078
2079         /*
2080          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2081          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2082          * be using allocators in order of preference for an area that is
2083          * too large.
2084          */
2085         if (order >= MAX_ORDER) {
2086                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2087                 return NULL;
2088         }
2089
2090         /*
2091          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2092          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2093          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2094          * using a larger set of nodes after it has established that the
2095          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2096          * over allocated.
2097          */
2098         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2099                 goto nopage;
2100
2101 restart:
2102         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2103                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2104                                                 zone_idx(preferred_zone));
2105
2106         /*
2107          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2108          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2109          * to how we want to proceed.
2110          */
2111         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2112
2113         /*
2114          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2115          * cpusets.
2116          */
2117         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2118                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2119                                         &preferred_zone);
2120
2121 rebalance:
2122         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2123         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2124                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2125                         preferred_zone, migratetype);
2126         if (page)
2127                 goto got_pg;
2128
2129         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2130         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2131                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2132                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2133                                 preferred_zone, migratetype);
2134                 if (page)
2135                         goto got_pg;
2136         }
2137
2138         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2139         if (!wait)
2140                 goto nopage;
2141
2142         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2143         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2144                 goto nopage;
2145
2146         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2147         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2148                 goto nopage;
2149
2150         /*
2151          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2152          * attempts after direct reclaim are synchronous
2153          */
2154         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2155                                         zonelist, high_zoneidx,
2156                                         nodemask,
2157                                         alloc_flags, preferred_zone,
2158                                         migratetype, &did_some_progress,
2159                                         sync_migration);
2160         if (page)
2161                 goto got_pg;
2162         sync_migration = true;
2163
2164         /* Try direct reclaim and then allocating */
2165         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2166                                         zonelist, high_zoneidx,
2167                                         nodemask,
2168                                         alloc_flags, preferred_zone,
2169                                         migratetype, &did_some_progress);
2170         if (page)
2171                 goto got_pg;
2172
2173         /*
2174          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2175          * running out of options and have to consider going OOM
2176          */
2177         if (!did_some_progress) {
2178                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2179                         if (oom_killer_disabled)
2180                                 goto nopage;
2181                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2182                                         zonelist, high_zoneidx,
2183                                         nodemask, preferred_zone,
2184                                         migratetype);
2185                         if (page)
2186                                 goto got_pg;
2187
2188                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2189                                 /*
2190                                  * The oom killer is not called for high-order
2191                                  * allocations that may fail, so if no progress
2192                                  * is being made, there are no other options and
2193                                  * retrying is unlikely to help.
2194                                  */
2195                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2196                                         goto nopage;
2197                                 /*
2198                                  * The oom killer is not called for lowmem
2199                                  * allocations to prevent needlessly killing
2200                                  * innocent tasks.
2201                                  */
2202                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2203                                         goto nopage;
2204                         }
2205
2206                         goto restart;
2207                 }
2208         }
2209
2210         /* Check if we should retry the allocation */
2211         pages_reclaimed += did_some_progress;
2212         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2213                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2214                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2215                 goto rebalance;
2216         } else {
2217                 /*
2218                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2219                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2220                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2221                  */
2222                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2223                                         zonelist, high_zoneidx,
2224                                         nodemask,
2225                                         alloc_flags, preferred_zone,
2226                                         migratetype, &did_some_progress,
2227                                         sync_migration);
2228                 if (page)
2229                         goto got_pg;
2230         }
2231
2232 nopage:
2233         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2234         return page;
2235 got_pg:
2236         if (kmemcheck_enabled)
2237                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2238         return page;
2239
2240 }
2241
2242 /*
2243  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2244  */
2245 struct page *
2246 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2247                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2248 {
2249         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2250         struct zone *preferred_zone;
2251         struct page *page;
2252         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2253
2254         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2255
2256         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2257
2258         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2259
2260         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2261                 return NULL;
2262
2263         /*
2264          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2265          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2266          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2267          */
2268         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2269                 return NULL;
2270
2271         get_mems_allowed();
2272         /* The preferred zone is used for statistics later */
2273         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2274                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2275                                 &preferred_zone);
2276         if (!preferred_zone) {
2277                 put_mems_allowed();
2278                 return NULL;
2279         }
2280
2281         /* First allocation attempt */
2282         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2283                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2284                         preferred_zone, migratetype);
2285         if (unlikely(!page))
2286                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2287                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2288                                 preferred_zone, migratetype);
2289         put_mems_allowed();
2290
2291         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2292         return page;
2293 }
2294 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2295
2296 /*
2297  * Common helper functions.
2298  */
2299 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2300 {
2301         struct page *page;
2302
2303         /*
2304          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2305          * a highmem page
2306          */
2307         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2308
2309         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2310         if (!page)
2311                 return 0;
2312         return (unsigned long) page_address(page);
2313 }
2314 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2315
2316 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2317 {
2318         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2319 }
2320 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2321
2322 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2323 {
2324         if (put_page_testzero(page)) {
2325                 if (order == 0)
2326                         free_hot_cold_page(page, 0);
2327                 else
2328                         __free_pages_ok(page, order);
2329         }
2330 }
2331
2332 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2333
2334 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2335 {
2336         if (addr != 0) {
2337                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2338                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2339         }
2340 }
2341
2342 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2343
2344 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2345 {
2346         if (addr) {
2347                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2348                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2349
2350                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2351                 while (used < alloc_end) {
2352                         free_page(used);
2353                         used += PAGE_SIZE;
2354                 }
2355         }
2356         return (void *)addr;
2357 }
2358
2359 /**
2360  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2361  * @size: the number of bytes to allocate
2362  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2363  *
2364  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2365  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2366  * allocate memory in power-of-two pages.
2367  *
2368  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2369  *
2370  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2371  */
2372 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2373 {
2374         unsigned int order = get_order(size);
2375         unsigned long addr;
2376
2377         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2378         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2379 }
2380 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2381
2382 /**
2383  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2384  *                         pages on a node.
2385  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2386  * @size: the number of bytes to allocate
2387  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2388  *
2389  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2390  * back.
2391  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2392  * but is not exact.
2393  */
2394 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2395 {
2396         unsigned order = get_order(size);
2397         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2398         if (!p)
2399                 return NULL;
2400         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2401 }
2402 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2403
2404 /**
2405  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2406  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2407  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2408  *
2409  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2410  */
2411 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2412 {
2413         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2414         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2415
2416         while (addr < end) {
2417                 free_page(addr);
2418                 addr += PAGE_SIZE;
2419         }
2420 }
2421 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2422
2423 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2424 {
2425         struct zoneref *z;
2426         struct zone *zone;
2427
2428         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2429         unsigned int sum = 0;
2430
2431         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2432
2433         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2434                 unsigned long size = zone->present_pages;
2435                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2436                 if (size > high)
2437                         sum += size - high;
2438         }
2439
2440         return sum;
2441 }
2442
2443 /*
2444  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2445  */
2446 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2447 {
2448         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2449 }
2450 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2451
2452 /*
2453  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2454  */
2455 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2456 {
2457         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2458 }
2459
2460 static inline void show_node(struct zone *zone)
2461 {
2462         if (NUMA_BUILD)
2463                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2464 }
2465
2466 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2467 {
2468         val->totalram = totalram_pages;
2469         val->sharedram = 0;
2470         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2471         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2472         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2473         val->freehigh = nr_free_highpages();
2474         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2475 }
2476
2477 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2478
2479 #ifdef CONFIG_NUMA
2480 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2481 {
2482         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2483
2484         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2485         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2486 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2487         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2488         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2489                         NR_FREE_PAGES);
2490 #else
2491         val->totalhigh = 0;
2492         val->freehigh = 0;
2493 #endif
2494         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2495 }
2496 #endif
2497
2498 /*
2499  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2500  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2501  */
2502 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2503 {
2504         bool ret = false;
2505
2506         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2507                 goto out;
2508
2509         get_mems_allowed();
2510         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2511         put_mems_allowed();
2512 out:
2513         return ret;
2514 }
2515
2516 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2517
2518 /*
2519  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2520  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2521  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2522  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2523  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2524  */
2525 void show_free_areas(unsigned int filter)
2526 {
2527         int cpu;
2528         struct zone *zone;
2529
2530         for_each_populated_zone(zone) {
2531                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2532                         continue;
2533                 show_node(zone);
2534                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2535
2536                 for_each_online_cpu(cpu) {
2537                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2538
2539                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2540
2541                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2542                                cpu, pageset->pcp.high,
2543                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2544                 }
2545         }
2546
2547         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2548                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2549                 " unevictable:%lu"
2550                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2551                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2552                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2553                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2554                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2555                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2556                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2557                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2558                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2559                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2560                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2561                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2562                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2563                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2564                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2565                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2566                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2567                 global_page_state(NR_SHMEM),
2568                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2569                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2570
2571         for_each_populated_zone(zone) {
2572                 int i;
2573
2574                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2575                         continue;
2576                 show_node(zone);
2577                 printk("%s"
2578                         " free:%lukB"
2579                         " min:%lukB"
2580                         " low:%lukB"
2581                         " high:%lukB"
2582                         " active_anon:%lukB"
2583                         " inactive_anon:%lukB"
2584                         " active_file:%lukB"
2585                         " inactive_file:%lukB"
2586                         " unevictable:%lukB"
2587                         " isolated(anon):%lukB"
2588                         " isolated(file):%lukB"
2589                         " present:%lukB"
2590                         " mlocked:%lukB"
2591                         " dirty:%lukB"
2592                         " writeback:%lukB"
2593                         " mapped:%lukB"
2594                         " shmem:%lukB"
2595                         " slab_reclaimable:%lukB"
2596                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2597                         " kernel_stack:%lukB"
2598                         " pagetables:%lukB"
2599                         " unstable:%lukB"
2600                         " bounce:%lukB"
2601                         " writeback_tmp:%lukB"
2602                         " pages_scanned:%lu"
2603                         " all_unreclaimable? %s"
2604                         "\n",
2605                         zone->name,
2606                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2607                         K(min_wmark_pages(zone)),
2608                         K(low_wmark_pages(zone)),
2609                         K(high_wmark_pages(zone)),
2610                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2611                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2612                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2613                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2614                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2615                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2616                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2617                         K(zone->present_pages),
2618                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2619                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2620                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2621                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2622                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2623                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2624                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2625                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2626                                 THREAD_SIZE / 1024,
2627                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2628                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2629                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2630                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2631                         zone->pages_scanned,
2632                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2633                         );
2634                 printk("lowmem_reserve[]:");
2635                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2636                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2637                 printk("\n");
2638         }
2639
2640         for_each_populated_zone(zone) {
2641                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2642
2643                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2644                         continue;
2645                 show_node(zone);
2646                 printk("%s: ", zone->name);
2647
2648                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2649                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2650                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2651                         total += nr[order] << order;
2652                 }
2653                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2654                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2655                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2656                 printk("= %lukB\n", K(total));
2657         }
2658
2659         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2660
2661         show_swap_cache_info();
2662 }
2663
2664 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2665 {
2666         zoneref->zone = zone;
2667         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2668 }
2669
2670 /*
2671  * Builds allocation fallback zone lists.
2672  *
2673  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2674  */
2675 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2676                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2677 {
2678         struct zone *zone;
2679
2680         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2681         zone_type++;
2682
2683         do {
2684                 zone_type--;
2685                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2686                 if (populated_zone(zone)) {
2687                         zoneref_set_zone(zone,
2688                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2689                         check_highest_zone(zone_type);
2690                 }
2691
2692         } while (zone_type);
2693         return nr_zones;
2694 }
2695
2696
2697 /*
2698  *  zonelist_order:
2699  *  0 = automatic detection of better ordering.
2700  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2701  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2702  *
2703  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2704  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2705  */
2706 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2707 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2708 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2709
2710 /* zonelist order in the kernel.
2711  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2712  */
2713 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2714 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2715
2716
2717 #ifdef CONFIG_NUMA
2718 /* The value user specified ....changed by config */
2719 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2720 /* string for sysctl */
2721 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2722 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2723
2724 /*
2725  * interface for configure zonelist ordering.
2726  * command line option "numa_zonelist_order"
2727  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2728  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2729  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2730  */
2731
2732 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2733 {
2734         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2735                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2736         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2737                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2738         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2739                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2740         } else {
2741                 printk(KERN_WARNING
2742                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2743                         "%s\n", s);
2744                 return -EINVAL;
2745         }
2746         return 0;
2747 }
2748
2749 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2750 {
2751         int ret;
2752
2753         if (!s)
2754                 return 0;
2755
2756         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2757         if (ret == 0)
2758                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2759
2760         return ret;
2761 }
2762 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2763
2764 /*
2765  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2766  */
2767 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2768                 void __user *buffer, size_t *length,
2769                 loff_t *ppos)
2770 {
2771         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2772         int ret;
2773         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2774
2775         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2776         if (write)
2777                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2778         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2779         if (ret)
2780                 goto out;
2781         if (write) {
2782                 int oldval = user_zonelist_order;
2783                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2784                         /*
2785                          * bogus value.  restore saved string
2786                          */
2787                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2788                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2789                         user_zonelist_order = oldval;
2790                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2791                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2792                         build_all_zonelists(NULL);
2793                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2794                 }
2795         }
2796 out:
2797         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2798         return ret;
2799 }
2800
2801
2802 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2803 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2804
2805 /**
2806  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2807  * @node: node whose fallback list we're appending
2808  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2809  *
2810  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2811  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2812  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2813  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2814  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2815  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2816  * on them otherwise.
2817  * It returns -1 if no node is found.
2818  */
2819 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2820 {
2821         int n, val;
2822         int min_val = INT_MAX;
2823         int best_node = -1;
2824         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2825
2826         /* Use the local node if we haven't already */
2827         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2828                 node_set(node, *used_node_mask);
2829                 return node;
2830         }
2831
2832         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2833
2834                 /* Don't want a node to appear more than once */
2835                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2836                         continue;
2837
2838                 /* Use the distance array to find the distance */
2839                 val = node_distance(node, n);
2840
2841                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2842                 val += (n < node);
2843
2844                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2845                 tmp = cpumask_of_node(n);
2846                 if (!cpumask_empty(tmp))
2847                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2848
2849                 /* Slight preference for less loaded node */
2850                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2851                 val += node_load[n];
2852
2853                 if (val < min_val) {
2854                         min_val = val;
2855                         best_node = n;
2856                 }
2857         }
2858
2859         if (best_node >= 0)
2860                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2861
2862         return best_node;
2863 }
2864
2865
2866 /*
2867  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2868  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2869  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2870  */
2871 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2872 {
2873         int j;
2874         struct zonelist *zonelist;
2875
2876         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2877         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2878                 ;
2879         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2880                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2881         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2882         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2883 }
2884
2885 /*
2886  * Build gfp_thisnode zonelists
2887  */
2888 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2889 {
2890         int j;
2891         struct zonelist *zonelist;
2892
2893         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2894         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2895         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2896         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2897 }
2898
2899 /*
2900  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2901  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2902  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2903  * may still exist in local DMA zone.
2904  */
2905 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2906
2907 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2908 {
2909         int pos, j, node;
2910         int zone_type;          /* needs to be signed */
2911         struct zone *z;
2912         struct zonelist *zonelist;
2913
2914         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2915         pos = 0;
2916         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2917                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2918                         node = node_order[j];
2919                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2920                         if (populated_zone(z)) {
2921                                 zoneref_set_zone(z,
2922                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2923                                 check_highest_zone(zone_type);
2924                         }
2925                 }
2926         }
2927         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2928         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2929 }
2930
2931 static int default_zonelist_order(void)
2932 {
2933         int nid, zone_type;
2934         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2935         struct zone *z;
2936         int average_size;
2937         /*
2938          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2939          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2940          * into OOM very easily.
2941          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2942          */
2943         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2944         low_kmem_size = 0;
2945         total_size = 0;
2946         for_each_online_node(nid) {
2947                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2948                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2949                         if (populated_zone(z)) {
2950                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2951                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2952                                 total_size += z->present_pages;
2953                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2954                                 /*
2955                                  * If any node has only lowmem, then node order
2956                                  * is preferred to allow kernel allocations
2957                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2958                                  * on other nodes when there is an abundance of
2959                                  * lowmem available to allocate from.
2960                                  */
2961                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2962                         }
2963                 }
2964         }
2965         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2966             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2967                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2968         /*
2969          * look into each node's config.
2970          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2971          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2972          */
2973         average_size = total_size /
2974                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2975         for_each_online_node(nid) {
2976                 low_kmem_size = 0;
2977                 total_size = 0;
2978                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2979                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2980                         if (populated_zone(z)) {
2981                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2982                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2983                                 total_size += z->present_pages;
2984                         }
2985                 }
2986                 if (low_kmem_size &&
2987                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2988                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2989                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2990         }
2991         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2992 }
2993
2994 static void set_zonelist_order(void)
2995 {
2996         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2997                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2998         else
2999                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3000 }
3001
3002 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3003 {
3004         int j, node, load;
3005         enum zone_type i;
3006         nodemask_t used_mask;
3007         int local_node, prev_node;
3008         struct zonelist *zonelist;
3009         int order = current_zonelist_order;
3010
3011         /* initialize zonelists */
3012         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3013                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3014                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3015                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3016         }
3017
3018         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3019         local_node = pgdat->node_id;
3020         load = nr_online_nodes;
3021         prev_node = local_node;
3022         nodes_clear(used_mask);
3023
3024         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3025         j = 0;
3026
3027         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3028                 int distance = node_distance(local_node, node);
3029
3030                 /*
3031                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3032                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3033                  */
3034                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3035                         zone_reclaim_mode = 1;
3036
3037                 /*
3038                  * We don't want to pressure a particular node.
3039                  * So adding penalty to the first node in same
3040                  * distance group to make it round-robin.
3041                  */
3042                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3043                         node_load[node] = load;
3044
3045                 prev_node = node;
3046                 load--;
3047                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3048                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3049                 else
3050                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3051         }
3052
3053         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3054                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3055                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3056         }
3057
3058         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3059 }
3060
3061 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3062 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3063 {
3064         struct zonelist *zonelist;
3065         struct zonelist_cache *zlc;
3066         struct zoneref *z;
3067
3068         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3069         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3070         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3071         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3072                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3073 }
3074
3075 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3076 /*
3077  * Return node id of node used for "local" allocations.
3078  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3079  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3080  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3081  */
3082 int local_memory_node(int node)
3083 {
3084         struct zone *zone;
3085
3086         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3087                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3088                                    NULL,
3089                                    &zone);
3090         return zone->node;
3091 }
3092 #endif
3093
3094 #else   /* CONFIG_NUMA */
3095
3096 static void set_zonelist_order(void)
3097 {
3098         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3099 }
3100
3101 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3102 {
3103         int node, local_node;
3104         enum zone_type j;
3105         struct zonelist *zonelist;
3106
3107         local_node = pgdat->node_id;
3108
3109         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3110         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3111
3112         /*
3113          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3114          * of all the other nodes.
3115          * We don't want to pressure a particular node, so when
3116          * building the zones for node N, we make sure that the
3117          * zones coming right after the local ones are those from
3118          * node N+1 (modulo N)
3119          */
3120         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3121                 if (!node_online(node))
3122                         continue;
3123                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3124                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3125         }
3126         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3127                 if (!node_online(node))
3128                         continue;
3129                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3130                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3131         }
3132
3133         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3134         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3135 }
3136
3137 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3138 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3139 {
3140         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3141 }
3142
3143 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3144
3145 /*
3146  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3147  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3148  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3149  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3150  * with interrupts disabled.
3151  *
3152  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3153  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3154  * hotplugged processors.
3155  *
3156  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3157  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3158  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3159  */
3160 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3161 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3162 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3163
3164 /*
3165  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3166  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3167  */
3168 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3169
3170 /* return values int ....just for stop_machine() */
3171 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3172 {
3173         int nid;
3174         int cpu;
3175
3176 #ifdef CONFIG_NUMA
3177         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3178 #endif
3179         for_each_online_node(nid) {
3180                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3181
3182                 build_zonelists(pgdat);
3183                 build_zonelist_cache(pgdat);
3184         }
3185
3186         /*
3187          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3188          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3189          * each zone will be allocated later when the per cpu
3190          * allocator is available.
3191          *
3192          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3193          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3194          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3195          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3196          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3197          * (a chicken-egg dilemma).
3198          */
3199         for_each_possible_cpu(cpu) {
3200                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3201
3202 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3203                 /*
3204                  * We now know the "local memory node" for each node--
3205                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3206                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3207                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3208                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3209                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3210                  */
3211                 if (cpu_online(cpu))
3212                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3213 #endif
3214         }
3215
3216         return 0;
3217 }
3218
3219 /*
3220  * Called with zonelists_mutex held always
3221  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3222  */
3223 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3224 {
3225         set_zonelist_order();
3226
3227         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3228                 __build_all_zonelists(NULL);
3229                 mminit_verify_zonelist();
3230                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3231         } else {
3232                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3233                    of zonelist */
3234 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3235                 if (data)
3236                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3237 #endif
3238                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3239                 /* cpuset refresh routine should be here */
3240         }
3241         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3242         /*
3243          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3244          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3245          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3246          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3247          * disabled and enable it later
3248          */
3249         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3250                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3251         else
3252                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3253
3254         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3255                 "Total pages: %ld\n",
3256                         nr_online_nodes,
3257                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3258                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3259                         vm_total_pages);
3260 #ifdef CONFIG_NUMA
3261         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3262 #endif
3263 }
3264
3265 /*
3266  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3267  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3268  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3269  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3270  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3271  * conservative, even though it seems large.
3272  *
3273  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3274  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3275  */
3276 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3277
3278 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3279 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3280 {
3281         unsigned long size = 1;
3282
3283         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3284
3285         while (size < pages)
3286                 size <<= 1;
3287
3288         /*
3289          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3290          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3291          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3292          */
3293         size = min(size, 4096UL);
3294
3295         return max(size, 4UL);
3296 }
3297 #else
3298 /*
3299  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3300  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3301  *
3302  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3303  *
3304  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3305  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3306  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3307  *
3308  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3309  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3310  *
3311  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3312  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3313  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3314  */
3315 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3316 {
3317         return 4096UL;
3318 }
3319 #endif
3320
3321 /*
3322  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3323  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3324  * hash function before the remainder is taken.
3325  */
3326 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3327 {
3328         return ffz(~size);
3329 }
3330
3331 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3332
3333 /*
3334  * Check if a pageblock contains reserved pages
3335  */
3336 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3337 {
3338         unsigned long pfn;
3339
3340         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3341                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3342                         return 1;
3343         }
3344         return 0;
3345 }
3346
3347 /*
3348  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3349  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3350  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3351  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3352  * blocks as reclaim kicks in
3353  */
3354 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3355 {
3356         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3357         struct page *page;
3358         unsigned long block_migratetype;
3359         int reserve;
3360
3361         /*
3362          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3363          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3364          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3365          * the block.
3366          */
3367         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3368         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3369         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3370         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3371                                                         pageblock_order;
3372
3373         /*
3374          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3375          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3376          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3377          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3378          * future allocation of hugepages at runtime.
3379          */
3380         reserve = min(2, reserve);
3381
3382         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3383                 if (!pfn_valid(pfn))
3384                         continue;
3385                 page = pfn_to_page(pfn);
3386
3387                 /* Watch out for overlapping nodes */
3388                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3389                         continue;
3390
3391                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3392                 block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3393                 if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3394                         continue;
3395
3396                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3397
3398                 /* If this block is reserved, account for it */
3399                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3400                         reserve--;
3401                         continue;
3402                 }
3403
3404                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3405                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3406                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3407                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3408                         reserve--;
3409                         continue;
3410                 }
3411
3412                 /*
3413                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3414                  * take it back
3415                  */
3416                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3417                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3418                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3419                 }
3420         }
3421 }
3422
3423 /*
3424  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3425  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3426  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3427  */
3428 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3429                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3430 {
3431         struct page *page;
3432         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3433         unsigned long pfn;
3434         struct zone *z;
3435
3436         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3437                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3438
3439         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3440         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3441                 /*
3442                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3443                  * handed to this function.  They do not
3444                  * exist on hotplugged memory.
3445                  */
3446                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3447                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3448                                 continue;
3449                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3450                                 continue;
3451                 }
3452                 page = pfn_to_page(pfn);
3453                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3454                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3455                 init_page_count(page);
3456                 reset_page_mapcount(page);
3457                 SetPageReserved(page);
3458                 /*
3459                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3460                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3461                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3462                  * the address space during boot when many long-lived
3463                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3464                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3465                  * setup_zone_migrate_reserve()
3466                  *
3467                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3468                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3469                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3470                  * pfn out of zone.
3471                  */
3472                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3473                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3474                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3475                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3476
3477                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3478 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3479                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3480                 if (!is_highmem_idx(zone))
3481                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3482 #endif
3483         }
3484 }
3485
3486 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3487 {
3488         int order, t;
3489         for_each_migratetype_order(order, t) {
3490                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3491                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3492         }
3493 }
3494
3495 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3496 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3497         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3498 #endif
3499
3500 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3501 {
3502 #ifdef CONFIG_MMU
3503         int batch;
3504
3505         /*
3506          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3507          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3508          *
3509          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3510          */
3511         batch = zone->present_pages / 1024;
3512         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3513                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3514         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3515         if (batch < 1)
3516                 batch = 1;
3517
3518         /*
3519          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3520          * of 2 value was found to be more likely to have
3521          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3522          *
3523          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3524          * batches of pages, one task can end up with a lot
3525          * of pages of one half of the possible page colors
3526          * and the other with pages of the other colors.
3527          */
3528         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3529
3530         return batch;
3531
3532 #else
3533         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3534          * conditions.
3535          *
3536          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3537          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3538          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3539          *
3540          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3541          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3542          * can be a significant delay between the individual batches being
3543          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3544          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3545          */
3546         return 0;
3547 #endif
3548 }
3549
3550 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3551 {
3552         struct per_cpu_pages *pcp;
3553         int migratetype;
3554
3555         memset(p, 0, sizeof(*p));
3556
3557         pcp = &p->pcp;
3558         pcp->count = 0;
3559         pcp->high = 6 * batch;
3560         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3561         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3562                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3563 }
3564
3565 /*
3566  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3567  * to the value high for the pageset p.
3568  */
3569
3570 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3571                                 unsigned long high)
3572 {
3573         struct per_cpu_pages *pcp;
3574
3575         pcp = &p->pcp;
3576         pcp->high = high;
3577         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3578         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3579                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3580 }
3581
3582 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3583 {
3584         int cpu;
3585
3586         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3587
3588         for_each_possible_cpu(cpu) {
3589                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3590
3591                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3592
3593                 if (percpu_pagelist_fraction)
3594                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3595                                 (zone->present_pages /
3596                                         percpu_pagelist_fraction));
3597         }
3598 }
3599
3600 /*
3601  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3602  * Before this call only boot pagesets were available.
3603  */
3604 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3605 {
3606         struct zone *zone;
3607
3608         for_each_populated_zone(zone)
3609                 setup_zone_pageset(zone);
3610 }
3611
3612 static noinline __init_refok
3613 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3614 {
3615         int i;
3616         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3617         size_t alloc_size;
3618
3619         /*
3620          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3621          * per zone.
3622          */
3623         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3624                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3625         zone->wait_table_bits =
3626                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3627         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3628                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3629
3630         if (!slab_is_available()) {
3631                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3632                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3633         } else {
3634                 /*
3635                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3636                  * via memory hot-add.
3637                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3638                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3639                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3640                  * node itself as well.
3641                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3642                  * necessary.
3643                  */
3644                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3645         }
3646         if (!zone->wait_table)
3647                 return -ENOMEM;
3648
3649         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3650                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3651
3652         return 0;
3653 }
3654
3655 static int __zone_pcp_update(void *data)
3656 {
3657         struct zone *zone = data;
3658         int cpu;
3659         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3660
3661         for_each_possible_cpu(cpu) {
3662                 struct per_cpu_pageset *pset;
3663                 struct per_cpu_pages *pcp;
3664
3665                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3666                 pcp = &pset->pcp;
3667
3668                 local_irq_save(flags);
3669                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3670                 setup_pageset(pset, batch);
3671                 local_irq_restore(flags);
3672         }
3673         return 0;
3674 }
3675
3676 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3677 {
3678         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3679 }
3680
3681 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3682 {
3683         /*
3684          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3685          * relies on the ability of the linker to provide the
3686          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3687          */
3688         zone->pageset = &boot_pageset;
3689
3690         if (zone->present_pages)
3691                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3692                         zone->name, zone->present_pages,
3693                                          zone_batchsize(zone));
3694 }
3695
3696 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3697                                         unsigned long zone_start_pfn,
3698                                         unsigned long size,
3699                                         enum memmap_context context)
3700 {
3701         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3702         int ret;
3703         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3704         if (ret)
3705                 return ret;
3706         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3707
3708         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3709
3710         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3711                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3712                         pgdat->node_id,
3713                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3714                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3715
3716         zone_init_free_lists(zone);
3717
3718         return 0;
3719 }
3720
3721 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3722 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3723 /*
3724  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3725  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3726  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3727  * alternative
3728  */
3729 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3730 {
3731         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3732         int i, nid;
3733
3734         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3735                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3736                         return nid;
3737         /* This is a memory hole */
3738         return -1;
3739 }
3740 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3741
3742 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3743 {
3744         int nid;
3745
3746         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3747         if (nid >= 0)
3748                 return nid;
3749         /* just returns 0 */
3750         return 0;
3751 }
3752
3753 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3754 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3755 {
3756         int nid;
3757
3758         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3759         if (nid >= 0 && nid != node)
3760                 return false;
3761         return true;
3762 }
3763 #endif
3764
3765 /**
3766  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3767  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3768  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3769  *
3770  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3771  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3772  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3773  */
3774 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
3775 {
3776         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3777         int i, this_nid;
3778
3779         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
3780                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
3781                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
3782
3783                 if (start_pfn < end_pfn)
3784                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
3785                                           PFN_PHYS(start_pfn),
3786                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
3787         }
3788 }
3789
3790 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3791                                    int nr_range, int nid)
3792 {
3793         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3794         int i;
3795
3796         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3797         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL)
3798                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start_pfn, end_pfn);
3799         return nr_range;
3800 }
3801
3802 /**
3803  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3804  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3805  *
3806  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3807  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3808  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3809  */
3810 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3811 {
3812         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3813         int i, this_nid;
3814
3815         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
3816                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
3817 }
3818
3819 /**
3820  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3821  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3822  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3823  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3824  *
3825  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3826  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3827  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3828  * PFNs will be 0.
3829  */
3830 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3831                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3832 {
3833         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
3834         int i;
3835
3836         *start_pfn = -1UL;
3837         *end_pfn = 0;
3838
3839         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
3840                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
3841                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
3842         }
3843
3844         if (*start_pfn == -1UL)
3845                 *start_pfn = 0;
3846 }
3847
3848 /*
3849  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3850  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3851  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3852  */
3853 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3854 {
3855         int zone_index;
3856         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3857                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3858                         continue;
3859
3860                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3861                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3862                         break;
3863         }
3864
3865         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3866         movable_zone = zone_index;
3867 }
3868
3869 /*
3870  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3871  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
3872  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3873  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3874  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3875  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3876  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3877  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3878  */
3879 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3880                                         unsigned long zone_type,
3881                                         unsigned long node_start_pfn,
3882                                         unsigned long node_end_pfn,
3883                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3884                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3885 {
3886         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3887         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3888                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3889                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3890                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3891                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3892                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3893
3894                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3895                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3896                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3897                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3898
3899                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3900                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3901                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3902         }
3903 }
3904
3905 /*
3906  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3907  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3908  */
3909 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3910                                         unsigned long zone_type,
3911                                         unsigned long *ignored)
3912 {
3913         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3914         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3915
3916         /* Get the start and end of the node and zone */
3917         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3918         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3919         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3920         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3921                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3922                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3923
3924         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3925         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3926                 return 0;
3927
3928         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3929         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3930         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3931
3932         /* Return the spanned pages */
3933         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3934 }
3935
3936 /*
3937  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3938  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3939  */
3940 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3941                                 unsigned long range_start_pfn,
3942                                 unsigned long range_end_pfn)
3943 {
3944         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
3945         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3946         int i;
3947
3948         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
3949                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
3950                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
3951                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
3952         }
3953         return nr_absent;
3954 }
3955
3956 /**
3957  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3958  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3959  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3960  *
3961  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3962  */
3963 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3964                                                         unsigned long end_pfn)
3965 {
3966         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3967 }
3968
3969 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3970 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3971                                         unsigned long zone_type,
3972                                         unsigned long *ignored)
3973 {
3974         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3975         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3976         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3977         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3978
3979         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3980         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
3981         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
3982
3983         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3984                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3985                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3986         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3987 }
3988
3989 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
3990 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3991                                         unsigned long zone_type,
3992                                         unsigned long *zones_size)
3993 {
3994         return zones_size[zone_type];
3995 }
3996
3997 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3998                                                 unsigned long zone_type,
3999                                                 unsigned long *zholes_size)
4000 {
4001         if (!zholes_size)
4002                 return 0;
4003
4004         return zholes_size[zone_type];
4005 }
4006
4007 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4008
4009 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4010                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4011 {
4012         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4013         enum zone_type i;
4014
4015         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4016                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4017                                                                 zones_size);
4018         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4019
4020         realtotalpages = totalpages;
4021         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4022                 realtotalpages -=
4023                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4024                                                                 zholes_size);
4025         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4026         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4027                                                         realtotalpages);
4028 }
4029
4030 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4031 /*
4032  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4033  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4034  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4035  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4036  * bytes.
4037  */
4038 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4039 {
4040         unsigned long usemapsize;
4041
4042         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4043         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4044         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4045         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4046
4047         return usemapsize / 8;
4048 }
4049
4050 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4051                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4052 {
4053         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4054         zone->pageblock_flags = NULL;
4055         if (usemapsize)
4056                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4057                                                                    usemapsize);
4058 }
4059 #else
4060 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4061                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4062 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4063
4064 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4065
4066 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4067 static inline int pageblock_default_order(void)
4068 {
4069         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4070                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4071
4072         return MAX_ORDER-1;
4073 }
4074
4075 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4076 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4077 {
4078         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4079         if (pageblock_order)
4080                 return;
4081
4082         /*
4083          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4084          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4085          */
4086         pageblock_order = order;
4087 }
4088 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4089
4090 /*
4091  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4092  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4093  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4094  * pageblock_order based on the kernel config
4095  */
4096 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4097 {
4098         return MAX_ORDER-1;
4099 }
4100 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4101
4102 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4103
4104 /*
4105  * Set up the zone data structures:
4106  *   - mark all pages reserved
4107  *   - mark all memory queues empty
4108  *   - clear the memory bitmaps
4109  */
4110 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4111                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4112 {
4113         enum zone_type j;
4114         int nid = pgdat->node_id;
4115         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4116         int ret;
4117
4118         pgdat_resize_init(pgdat);
4119         pgdat->nr_zones = 0;
4120         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4121         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4122         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4123         
4124         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4125                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4126                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4127                 enum lru_list l;
4128
4129                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4130                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4131                                                                 zholes_size);
4132
4133                 /*
4134                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4135                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4136                  * and per-cpu initialisations
4137                  */
4138                 memmap_pages =
4139                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4140                 if (realsize >= memmap_pages) {
4141                         realsize -= memmap_pages;
4142                         if (memmap_pages)
4143                                 printk(KERN_DEBUG
4144                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4145                                        zone_names[j], memmap_pages);
4146                 } else
4147                         printk(KERN_WARNING
4148                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4149                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4150
4151                 /* Account for reserved pages */
4152                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4153                         realsize -= dma_reserve;
4154                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4155                                         zone_names[0], dma_reserve);
4156                 }
4157
4158                 if (!is_highmem_idx(j))
4159                         nr_kernel_pages += realsize;
4160                 nr_all_pages += realsize;
4161
4162                 zone->spanned_pages = size;
4163                 zone->present_pages = realsize;
4164 #ifdef CONFIG_NUMA
4165                 zone->node = nid;
4166                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4167                                                 / 100;
4168                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4169 #endif
4170                 zone->name = zone_names[j];
4171                 spin_lock_init(&zone->lock);
4172                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4173                 zone_seqlock_init(zone);
4174                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4175
4176                 zone_pcp_init(zone);
4177                 for_each_lru(l)
4178                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4179                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4180                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4181                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4182                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4183                 zap_zone_vm_stats(zone);
4184                 zone->flags = 0;
4185                 if (!size)
4186                         continue;
4187
4188                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4189                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4190                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4191                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4192                 BUG_ON(ret);
4193                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4194                 zone_start_pfn += size;
4195         }
4196 }
4197
4198 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4199 {
4200         /* Skip empty nodes */
4201         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4202                 return;
4203
4204 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4205         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4206         if (!pgdat->node_mem_map) {
4207                 unsigned long size, start, end;
4208                 struct page *map;
4209
4210                 /*
4211                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4212                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4213                  * for the buddy allocator to function correctly.
4214                  */
4215                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4216                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4217                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4218                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4219                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4220                 if (!map)
4221                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4222                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4223         }
4224 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4225         /*
4226          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4227          */
4228         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4229                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4230 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4231                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4232                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4233 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4234         }
4235 #endif
4236 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4237 }
4238
4239 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4240                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4241 {
4242         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4243
4244         pgdat->node_id = nid;
4245         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4246         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4247
4248         alloc_node_mem_map(pgdat);
4249 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4250         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4251                 nid, (unsigned long)pgdat,
4252                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4253 #endif
4254
4255         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4256 }
4257
4258 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4259
4260 #if MAX_NUMNODES > 1
4261 /*
4262  * Figure out the number of possible node ids.
4263  */
4264 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4265 {
4266         unsigned int node;
4267         unsigned int highest = 0;
4268
4269         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4270                 highest = node;
4271         nr_node_ids = highest + 1;
4272 }
4273 #else
4274 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4275 {
4276 }
4277 #endif
4278
4279 /**
4280  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4281  *
4282  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4283  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4284  * all the nodes.
4285  *
4286  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4287  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4288  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4289  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4290  *
4291  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4292  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4293  * populated node map.
4294  *
4295  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4296  * requirement (single node).
4297  */
4298 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4299 {
4300         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4301         unsigned long start, end, mask;
4302         int last_nid = -1;
4303         int i, nid;
4304
4305         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4306                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4307                         last_nid = nid;
4308                         last_end = end;
4309                         continue;
4310                 }
4311
4312                 /*
4313                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4314                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4315                  * too coarse to separate the current node from the last.
4316                  */
4317                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4318                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4319                         mask <<= 1;
4320
4321                 /* accumulate all internode masks */
4322                 accl_mask |= mask;
4323         }
4324
4325         /* convert mask to number of pages */
4326         return ~accl_mask + 1;
4327 }
4328
4329 /* Find the lowest pfn for a node */
4330 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4331 {
4332         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4333         unsigned long start_pfn;
4334         int i;
4335
4336         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4337                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4338
4339         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4340                 printk(KERN_WARNING
4341                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4342                 return 0;
4343         }
4344
4345         return min_pfn;
4346 }
4347
4348 /**
4349  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4350  *
4351  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4352  * add_active_range().
4353  */
4354 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4355 {
4356         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4357 }
4358
4359 /*
4360  * early_calculate_totalpages()
4361  * Sum pages in active regions for movable zone.
4362  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4363  */
4364 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4365 {
4366         unsigned long totalpages = 0;
4367         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4368         int i, nid;
4369
4370         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4371                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4372
4373                 totalpages += pages;
4374                 if (pages)
4375                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4376         }
4377         return totalpages;
4378 }
4379
4380 /*
4381  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4382  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4383  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4384  * others
4385  */
4386 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4387 {
4388         int i, nid;
4389         unsigned long usable_startpfn;
4390         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4391         /* save the state before borrow the nodemask */
4392         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4393         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4394         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4395
4396         /*
4397          * If movablecore was specified, calculate what size of
4398          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4399          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4400          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4401          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4402          * what movablecore would have allowed.
4403          */
4404         if (required_movablecore) {
4405                 unsigned long corepages;
4406
4407                 /*
4408                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4409                  * was requested by the user
4410                  */
4411                 required_movablecore =
4412                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4413                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4414
4415                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4416         }
4417
4418         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4419         if (!required_kernelcore)
4420                 goto out;
4421
4422         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4423         find_usable_zone_for_movable();
4424         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4425
4426 restart:
4427         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4428         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4429         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4430                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4431
4432                 /*
4433                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4434                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4435                  * amount of memory for the kernel
4436                  */
4437                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4438                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4439
4440                 /*
4441                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4442                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4443                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4444                  */
4445                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4446
4447                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4448                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4449                         unsigned long size_pages;
4450
4451                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4452                         if (start_pfn >= end_pfn)
4453                                 continue;
4454
4455                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4456                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4457                                 unsigned long kernel_pages;
4458                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4459                                                                 - start_pfn;
4460
4461                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4462                                                         kernelcore_remaining);
4463                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4464                                                         required_kernelcore);
4465
4466                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4467                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4468
4469                                         /*
4470                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4471                                          * that if we have to rebalance
4472                                          * kernelcore across nodes, we will
4473                                          * not double account here
4474                                          */
4475                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4476                                         continue;
4477                                 }
4478                                 start_pfn = usable_startpfn;
4479                         }
4480
4481                         /*
4482                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4483                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4484                          * number of pages used as kernelcore
4485                          */
4486                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4487                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4488                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4489                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4490
4491                         /*
4492                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4493                          * break if the kernelcore for this node has been
4494                          * satisified
4495                          */
4496                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4497                                                                 size_pages);
4498                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4499                         if (!kernelcore_remaining)
4500                                 break;
4501                 }
4502         }
4503
4504         /*
4505          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4506          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4507          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4508          * satisified
4509          */
4510         usable_nodes--;
4511         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4512                 goto restart;
4513
4514         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4515         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4516                 zone_movable_pfn[nid] =
4517                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4518
4519 out:
4520         /* restore the node_state */
4521         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4522 }
4523
4524 /* Any regular memory on that node ? */
4525 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4526 {
4527 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4528         enum zone_type zone_type;
4529
4530         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4531                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4532                 if (zone->present_pages)
4533                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4534         }
4535 #endif
4536 }
4537
4538 /**
4539  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4540  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4541  *
4542  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4543  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4544  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4545  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4546  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4547  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4548  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4549  * at arch_max_dma_pfn.
4550  */
4551 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4552 {
4553         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4554         int i, nid;
4555
4556         /* Record where the zone boundaries are */
4557         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4558                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4559         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4560                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4561         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4562         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4563         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4564                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4565                         continue;
4566                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4567                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4568                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4569                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4570         }
4571         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4572         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4573
4574         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4575         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4576         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4577
4578         /* Print out the zone ranges */
4579         printk("Zone PFN ranges:\n");
4580         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4581                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4582                         continue;
4583                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4584                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4585                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4586                         printk("empty\n");
4587                 else
4588                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4589                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4590                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4591         }
4592
4593         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4594         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4595         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4596                 if (zone_movable_pfn[i])
4597                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4598         }
4599
4600         /* Print out the early_node_map[] */
4601         printk("Early memory PFN ranges\n");
4602         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4603                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", nid, start_pfn, end_pfn);
4604
4605         /* Initialise every node */
4606         mminit_verify_pageflags_layout();
4607         setup_nr_node_ids();
4608         for_each_online_node(nid) {
4609                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4610                 free_area_init_node(nid, NULL,
4611                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4612
4613                 /* Any memory on that node */
4614                 if (pgdat->node_present_pages)
4615                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4616                 check_for_regular_memory(pgdat);
4617         }
4618 }
4619
4620 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4621 {
4622         unsigned long long coremem;
4623         if (!p)
4624                 return -EINVAL;
4625
4626         coremem = memparse(p, &p);
4627         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4628
4629         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4630         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4631
4632         return 0;
4633 }
4634
4635 /*
4636  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4637  * cannot be reclaimed or migrated.
4638  */
4639 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4640 {
4641         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4642 }
4643
4644 /*
4645  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4646  * can be reclaimed or migrated.
4647  */
4648 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4649 {
4650         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4651 }
4652
4653 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4654 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4655
4656 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4657
4658 /**
4659  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4660  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4661  *
4662  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4663  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4664  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4665  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4666  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4667  * smaller per-cpu batchsize.
4668  */
4669 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4670 {
4671         dma_reserve = new_dma_reserve;
4672 }
4673
4674 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4675 {
4676         free_area_init_node(0, zones_size,
4677                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4678 }
4679
4680 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4681                                  unsigned long action, void *hcpu)
4682 {
4683         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4684
4685         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4686                 drain_pages(cpu);
4687
4688                 /*
4689                  * Spill the event counters of the dead processor
4690                  * into the current processors event counters.
4691                  * This artificially elevates the count of the current
4692                  * processor.
4693                  */
4694                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4695
4696                 /*
4697                  * Zero the differential counters of the dead processor
4698                  * so that the vm statistics are consistent.
4699                  *
4700                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4701                  * race with what we are doing.
4702                  */
4703                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4704         }
4705         return NOTIFY_OK;
4706 }
4707
4708 void __init page_alloc_init(void)
4709 {
4710         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4711 }
4712
4713 /*
4714  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4715  *      or min_free_kbytes changes.
4716  */
4717 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4718 {
4719         struct pglist_data *pgdat;
4720         unsigned long reserve_pages = 0;
4721         enum zone_type i, j;
4722
4723         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4724                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4725                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4726                         unsigned long max = 0;
4727
4728                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4729                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4730                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4731                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4732                         }
4733
4734                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4735                         max += high_wmark_pages(zone);
4736
4737                         if (max > zone->present_pages)
4738                                 max = zone->present_pages;
4739                         reserve_pages += max;
4740                 }
4741         }
4742         totalreserve_pages = reserve_pages;
4743 }
4744
4745 /*
4746  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4747  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4748  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4749  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4750  */
4751 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4752 {
4753         struct pglist_data *pgdat;
4754         enum zone_type j, idx;
4755
4756         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4757                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4758                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4759                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4760
4761                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4762
4763                         idx = j;
4764                         while (idx) {
4765                                 struct zone *lower_zone;
4766
4767                                 idx--;
4768
4769                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4770                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4771
4772                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4773                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4774                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4775                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4776                         }
4777                 }
4778         }
4779
4780         /* update totalreserve_pages */
4781         calculate_totalreserve_pages();
4782 }
4783
4784 /**
4785  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4786  * or when memory is hot-{added|removed}
4787  *
4788  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4789  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4790  */
4791 void setup_per_zone_wmarks(void)
4792 {
4793         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4794         unsigned long lowmem_pages = 0;
4795         struct zone *zone;
4796         unsigned long flags;
4797
4798         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4799         for_each_zone(zone) {
4800                 if (!is_highmem(zone))
4801                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4802         }
4803
4804         for_each_zone(zone) {
4805                 u64 tmp;
4806
4807                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4808                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4809                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4810                 if (is_highmem(zone)) {
4811                         /*
4812                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4813                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4814                          * value here.
4815                          *
4816                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4817                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4818                          * not be capped for highmem.
4819                          */
4820                         int min_pages;
4821
4822                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4823                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4824                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4825                         if (min_pages > 128)
4826                                 min_pages = 128;
4827                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4828                 } else {
4829                         /*
4830                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4831                          * proportionate to the zone's size.
4832                          */
4833                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4834                 }
4835
4836                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4837                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4838                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4839                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4840         }
4841
4842         /* update totalreserve_pages */
4843         calculate_totalreserve_pages();
4844 }
4845
4846 /*
4847  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4848  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4849  * to be referenced again before it is swapped out.
4850  *
4851  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4852  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4853  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4854  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4855  *
4856  * total     target    max
4857  * memory    ratio     inactive anon
4858  * -------------------------------------
4859  *   10MB       1         5MB
4860  *  100MB       1        50MB
4861  *    1GB       3       250MB
4862  *   10GB      10       0.9GB
4863  *  100GB      31         3GB
4864  *    1TB     101        10GB
4865  *   10TB     320        32GB
4866  */
4867 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4868 {
4869         unsigned int gb, ratio;
4870
4871         /* Zone size in gigabytes */
4872         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4873         if (gb)
4874                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4875         else
4876                 ratio = 1;
4877
4878         zone->inactive_ratio = ratio;
4879 }
4880
4881 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4882 {
4883         struct zone *zone;
4884
4885         for_each_zone(zone)
4886                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4887 }
4888
4889 /*
4890  * Initialise min_free_kbytes.
4891  *
4892  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4893  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4894  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4895  *
4896  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4897  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4898  *
4899  * which yields
4900  *
4901  * 16MB:        512k
4902  * 32MB:        724k
4903  * 64MB:        1024k
4904  * 128MB:       1448k
4905  * 256MB:       2048k
4906  * 512MB:       2896k
4907  * 1024MB:      4096k
4908  * 2048MB:      5792k
4909  * 4096MB:      8192k
4910  * 8192MB:      11584k
4911  * 16384MB:     16384k
4912  */
4913 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
4914 {
4915         unsigned long lowmem_kbytes;
4916
4917         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4918
4919         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4920         if (min_free_kbytes < 128)
4921                 min_free_kbytes = 128;
4922         if (min_free_kbytes > 65536)
4923                 min_free_kbytes = 65536;
4924         setup_per_zone_wmarks();
4925         refresh_zone_stat_thresholds();
4926         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4927         setup_per_zone_inactive_ratio();
4928         return 0;
4929 }
4930 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4931
4932 /*
4933  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4934  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4935  *      changes.
4936  */
4937 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4938         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4939 {
4940         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
4941         if (write)
4942                 setup_per_zone_wmarks();
4943         return 0;
4944 }
4945
4946 #ifdef CONFIG_NUMA
4947 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4948         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4949 {
4950         struct zone *zone;
4951         int rc;
4952
4953         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4954         if (rc)
4955                 return rc;
4956
4957         for_each_zone(zone)
4958                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4959                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4960         return 0;
4961 }
4962
4963 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4964         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4965 {
4966         struct zone *zone;
4967         int rc;
4968
4969         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4970         if (rc)
4971                 return rc;
4972
4973         for_each_zone(zone)
4974                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4975                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4976         return 0;
4977 }
4978 #endif
4979
4980 /*
4981  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4982  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4983  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4984  *
4985  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4986  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4987  * if in function of the boot time zone sizes.
4988  */
4989 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4990         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4991 {
4992         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4993         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4994         return 0;
4995 }
4996
4997 /*
4998  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4999  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5000  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5001  */
5002
5003 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5004         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5005 {
5006         struct zone *zone;
5007         unsigned int cpu;
5008         int ret;
5009
5010         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5011         if (!write || (ret == -EINVAL))
5012                 return ret;
5013         for_each_populated_zone(zone) {
5014                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5015                         unsigned long  high;
5016                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5017                         setup_pagelist_highmark(
5018                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5019                 }
5020         }
5021         return 0;
5022 }
5023
5024 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5025
5026 #ifdef CONFIG_NUMA
5027 static int __init set_hashdist(char *str)
5028 {
5029         if (!str)
5030                 return 0;
5031         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5032         return 1;
5033 }
5034 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5035 #endif
5036
5037 /*
5038  * allocate a large system hash table from bootmem
5039  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5040  *   quantity of entries
5041  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5042  */
5043 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5044                                      unsigned long bucketsize,
5045                                      unsigned long numentries,
5046                                      int scale,
5047                                      int flags,
5048                                      unsigned int *_hash_shift,
5049                                      unsigned int *_hash_mask,
5050                                      unsigned long limit)
5051 {
5052         unsigned long long max = limit;
5053         unsigned long log2qty, size;
5054         void *table = NULL;
5055
5056         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5057         if (!numentries) {
5058                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5059                 numentries = nr_kernel_pages;
5060                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5061                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5062                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5063
5064                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5065                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5066                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5067                 else
5068                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5069
5070                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5071                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5072                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5073                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5074                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5075                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5076                                 BUG_ON(!numentries);
5077                         }
5078                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5079                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5080         }
5081         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5082
5083         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5084         if (max == 0) {
5085                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5086                 do_div(max, bucketsize);
5087         }
5088
5089         if (numentries > max)
5090                 numentries = max;
5091
5092         log2qty = ilog2(numentries);
5093
5094         do {
5095                 size = bucketsize << log2qty;
5096                 if (flags & HASH_EARLY)
5097                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5098                 else if (hashdist)
5099                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5100                 else {
5101                         /*
5102                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5103                          * some pages at the end of hash table which
5104                          * alloc_pages_exact() automatically does
5105                          */
5106                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5107                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5108                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5109                         }
5110                 }
5111         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5112
5113         if (!table)
5114                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5115
5116         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5117                tablename,
5118                (1UL << log2qty),
5119                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5120                size);
5121
5122         if (_hash_shift)
5123                 *_hash_shift = log2qty;
5124         if (_hash_mask)
5125                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5126
5127         return table;
5128 }
5129
5130 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5131 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5132                                                         unsigned long pfn)
5133 {
5134 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5135         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5136 #else
5137         return zone->pageblock_flags;
5138 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5139 }
5140
5141 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5142 {
5143 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5144         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5145         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5146 #else
5147         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5148         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5149 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5150 }
5151
5152 /**
5153  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5154  * @page: The page within the block of interest
5155  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5156  * @end_bitidx: The last bit of interest
5157  * returns pageblock_bits flags
5158  */
5159 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5160                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5161 {
5162         struct zone *zone;
5163         unsigned long *bitmap;
5164         unsigned long pfn, bitidx;
5165         unsigned long flags = 0;
5166         unsigned long value = 1;
5167
5168         zone = page_zone(page);
5169         pfn = page_to_pfn(page);
5170         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5171         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5172
5173         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5174                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5175                         flags |= value;
5176
5177         return flags;
5178 }
5179
5180 /**
5181  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5182  * @page: The page within the block of interest
5183  * @start_bitidx: The first bit of interest
5184  * @end_bitidx: The last bit of interest
5185  * @flags: The flags to set
5186  */
5187 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5188                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5189 {
5190         struct zone *zone;
5191         unsigned long *bitmap;
5192         unsigned long pfn, bitidx;
5193         unsigned long value = 1;
5194
5195         zone = page_zone(page);
5196         pfn = page_to_pfn(page);
5197         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5198         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5199         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5200         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5201
5202         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5203                 if (flags & value)
5204                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5205                 else
5206                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5207 }
5208
5209 /*
5210  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5211  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5212  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5213  */
5214
5215 static int
5216 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5217 {
5218         unsigned long pfn, iter, found;
5219         /*
5220          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5221          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5222          */
5223         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5224                 return true;
5225
5226         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5227                 return true;
5228
5229         pfn = page_to_pfn(page);
5230         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5231                 unsigned long check = pfn + iter;
5232
5233                 if (!pfn_valid_within(check))
5234                         continue;
5235
5236                 page = pfn_to_page(check);
5237                 if (!page_count(page)) {
5238                         if (PageBuddy(page))
5239                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5240                         continue;
5241                 }
5242                 if (!PageLRU(page))
5243                         found++;
5244                 /*
5245                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5246                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5247                  * and it still to be fixed.
5248                  */
5249                 /*
5250                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5251                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5252                  *
5253                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5254                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5255                  * page at boot.
5256                  */
5257                 if (found > count)
5258                         return false;
5259         }
5260         return true;
5261 }
5262
5263 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5264 {
5265         struct zone *zone = page_zone(page);
5266         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5267 }
5268
5269 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5270 {
5271         struct zone *zone;
5272         unsigned long flags, pfn;
5273         struct memory_isolate_notify arg;
5274         int notifier_ret;
5275         int ret = -EBUSY;
5276
5277         zone = page_zone(page);
5278
5279         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5280
5281         pfn = page_to_pfn(page);
5282         arg.start_pfn = pfn;
5283         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5284         arg.pages_found = 0;
5285
5286         /*
5287          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5288          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5289          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5290          * number of pages in a range that are held by the balloon
5291          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5292          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5293          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5294          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5295          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5296          */
5297         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5298         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5299         if (notifier_ret)
5300                 goto out;
5301         /*
5302          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5303          * We just check MOVABLE pages.
5304          */
5305         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5306                 ret = 0;
5307
5308         /*
5309          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5310          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5311          */
5312
5313 out:
5314         if (!ret) {
5315                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5316                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5317         }
5318
5319         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5320         if (!ret)
5321                 drain_all_pages();
5322         return ret;
5323 }
5324
5325 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5326 {
5327         struct zone *zone;
5328         unsigned long flags;
5329         zone = page_zone(page);
5330         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5331         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5332                 goto out;
5333         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5334         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5335 out:
5336         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5337 }
5338
5339 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5340 /*
5341  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5342  */
5343 void
5344 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5345 {
5346         struct page *page;
5347         struct zone *zone;
5348         int order, i;
5349         unsigned long pfn;
5350         unsigned long flags;
5351         /* find the first valid pfn */
5352         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5353                 if (pfn_valid(pfn))
5354                         break;
5355         if (pfn == end_pfn)
5356                 return;
5357         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5358         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5359         pfn = start_pfn;
5360         while (pfn < end_pfn) {
5361                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5362                         pfn++;
5363                         continue;
5364                 }
5365                 page = pfn_to_page(pfn);
5366                 BUG_ON(page_count(page));
5367                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5368                 order = page_order(page);
5369 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5370                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5371                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5372 #endif
5373                 list_del(&page->lru);
5374                 rmv_page_order(page);
5375                 zone->free_area[order].nr_free--;
5376                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5377                                       - (1UL << order));
5378                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5379                         SetPageReserved((page+i));
5380                 pfn += (1 << order);
5381         }
5382         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5383 }
5384 #endif
5385
5386 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5387 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5388 {
5389         struct zone *zone = page_zone(page);
5390         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5391         unsigned long flags;
5392         int order;
5393
5394         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5395         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5396                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5397
5398                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5399                         break;
5400         }
5401         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5402
5403         return order < MAX_ORDER;
5404 }
5405 #endif
5406
5407 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5408         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5409         {1UL << PG_error,               "error"         },
5410         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5411         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5412         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5413         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5414         {1UL << PG_active,              "active"        },
5415         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5416         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5417         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5418         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5419         {1UL << PG_private,             "private"       },
5420         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5421         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5422 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5423         {1UL << PG_head,                "head"          },
5424         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5425 #else
5426         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5427 #endif
5428         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5429         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5430         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5431         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5432         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5433 #ifdef CONFIG_MMU
5434         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5435 #endif
5436 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5437         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5438 #endif
5439 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5440         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5441 #endif
5442         {-1UL,                          NULL            },
5443 };
5444
5445 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5446 {
5447         const char *delim = "";
5448         unsigned long mask;
5449         int i;
5450
5451         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5452
5453         /* remove zone id */
5454         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5455
5456         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5457
5458                 mask = pageflag_names[i].mask;
5459                 if ((flags & mask) != mask)
5460                         continue;
5461
5462                 flags &= ~mask;
5463                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5464                 delim = "|";
5465         }
5466
5467         /* check for left over flags */
5468         if (flags)
5469                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5470
5471         printk(")\n");
5472 }
5473
5474 void dump_page(struct page *page)
5475 {
5476         printk(KERN_ALERT
5477                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5478                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5479                 page->mapping, page->index);
5480         dump_page_flags(page->flags);
5481         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5482 }