a9649f4b261e6b3c01632939c46a77f19f447de1
[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/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/kmemcheck.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/suspend.h>
29 #include <linux/pagevec.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/oom.h>
33 #include <linux/notifier.h>
34 #include <linux/topology.h>
35 #include <linux/sysctl.h>
36 #include <linux/cpu.h>
37 #include <linux/cpuset.h>
38 #include <linux/memory_hotplug.h>
39 #include <linux/nodemask.h>
40 #include <linux/vmalloc.h>
41 #include <linux/mempolicy.h>
42 #include <linux/stop_machine.h>
43 #include <linux/sort.h>
44 #include <linux/pfn.h>
45 #include <linux/backing-dev.h>
46 #include <linux/fault-inject.h>
47 #include <linux/page-isolation.h>
48 #include <linux/page_cgroup.h>
49 #include <linux/debugobjects.h>
50 #include <linux/kmemleak.h>
51 #include <linux/memory.h>
52 #include <linux/compaction.h>
53 #include <trace/events/kmem.h>
54 #include <linux/ftrace_event.h>
55
56 #include <asm/tlbflush.h>
57 #include <asm/div64.h>
58 #include "internal.h"
59
60 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
61 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
62 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
63 #endif
64
65 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
66 /*
67  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
68  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
69  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
70  * defined in <linux/topology.h>.
71  */
72 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
73 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
74 #endif
75
76 /*
77  * Array of node states.
78  */
79 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
80         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
81         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
82 #ifndef CONFIG_NUMA
83         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
84 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
85         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
86 #endif
87         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
88 #endif  /* NUMA */
89 };
90 EXPORT_SYMBOL(node_states);
91
92 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
93 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
94 int percpu_pagelist_fraction;
95 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
96
97 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
98 /*
99  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
100  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
101  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
102  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
103  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
104  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
105  */
106 void set_gfp_allowed_mask(gfp_t mask)
107 {
108         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
109         gfp_allowed_mask = mask;
110 }
111
112 gfp_t clear_gfp_allowed_mask(gfp_t mask)
113 {
114         gfp_t ret = gfp_allowed_mask;
115
116         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
117         gfp_allowed_mask &= ~mask;
118         return ret;
119 }
120 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
121
122 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
123 int pageblock_order __read_mostly;
124 #endif
125
126 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
127
128 /*
129  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
130  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
131  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
132  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
133  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
134  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
135  *
136  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
137  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
138  */
139 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
140 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
141          256,
142 #endif
143 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
144          256,
145 #endif
146 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
147          32,
148 #endif
149          32,
150 };
151
152 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
153
154 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
155 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
156          "DMA",
157 #endif
158 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
159          "DMA32",
160 #endif
161          "Normal",
162 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
163          "HighMem",
164 #endif
165          "Movable",
166 };
167
168 int min_free_kbytes = 1024;
169
170 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
171 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
172 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
173
174 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
175   /*
176    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
177    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
178    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
179    * so the number of times add_active_range() can be called is
180    * related to the number of nodes and the number of holes
181    */
182   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
183     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
184     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
185   #else
186     #if MAX_NUMNODES >= 32
187       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
188       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
189     #else
190       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
191       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
192     #endif
193   #endif
194
195   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
196   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
197   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
198   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
199   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
200   static unsigned long __initdata required_movablecore;
201   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
202
203   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
204   int movable_zone;
205   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
206 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
207
208 #if MAX_NUMNODES > 1
209 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
210 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
211 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
212 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
213 #endif
214
215 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
216
217 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
218 {
219
220         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
221                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
222
223         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
224                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
225 }
226
227 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
228
229 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
230 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
231 {
232         int ret = 0;
233         unsigned seq;
234         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
235
236         do {
237                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
238                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
239                         ret = 1;
240                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
241                         ret = 1;
242         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
243
244         return ret;
245 }
246
247 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
248 {
249         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
250                 return 0;
251         if (zone != page_zone(page))
252                 return 0;
253
254         return 1;
255 }
256 /*
257  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
258  */
259 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
260 {
261         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
262                 return 1;
263         if (!page_is_consistent(zone, page))
264                 return 1;
265
266         return 0;
267 }
268 #else
269 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
270 {
271         return 0;
272 }
273 #endif
274
275 static void bad_page(struct page *page)
276 {
277         static unsigned long resume;
278         static unsigned long nr_shown;
279         static unsigned long nr_unshown;
280
281         /* Don't complain about poisoned pages */
282         if (PageHWPoison(page)) {
283                 __ClearPageBuddy(page);
284                 return;
285         }
286
287         /*
288          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
289          * or allow a steady drip of one report per second.
290          */
291         if (nr_shown == 60) {
292                 if (time_before(jiffies, resume)) {
293                         nr_unshown++;
294                         goto out;
295                 }
296                 if (nr_unshown) {
297                         printk(KERN_ALERT
298                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
299                                 nr_unshown);
300                         nr_unshown = 0;
301                 }
302                 nr_shown = 0;
303         }
304         if (nr_shown++ == 0)
305                 resume = jiffies + 60 * HZ;
306
307         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
308                 current->comm, page_to_pfn(page));
309         dump_page(page);
310
311         dump_stack();
312 out:
313         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
314         __ClearPageBuddy(page);
315         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
316 }
317
318 /*
319  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
320  *
321  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
322  *
323  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
324  *
325  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
326  * the head page (even the head page has this).
327  *
328  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
329  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
330  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
331  */
332
333 static void free_compound_page(struct page *page)
334 {
335         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
336 }
337
338 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
339 {
340         int i;
341         int nr_pages = 1 << order;
342
343         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
344         set_compound_order(page, order);
345         __SetPageHead(page);
346         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
347                 struct page *p = page + i;
348
349                 __SetPageTail(p);
350                 p->first_page = page;
351         }
352 }
353
354 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
355 {
356         int i;
357         int nr_pages = 1 << order;
358         int bad = 0;
359
360         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
361             unlikely(!PageHead(page))) {
362                 bad_page(page);
363                 bad++;
364         }
365
366         __ClearPageHead(page);
367
368         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
369                 struct page *p = page + i;
370
371                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
372                         bad_page(page);
373                         bad++;
374                 }
375                 __ClearPageTail(p);
376         }
377
378         return bad;
379 }
380
381 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
382 {
383         int i;
384
385         /*
386          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
387          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
388          */
389         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
390         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
391                 clear_highpage(page + i);
392 }
393
394 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
395 {
396         set_page_private(page, order);
397         __SetPageBuddy(page);
398 }
399
400 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
401 {
402         __ClearPageBuddy(page);
403         set_page_private(page, 0);
404 }
405
406 /*
407  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
408  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
409  *
410  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
411  * the following equation:
412  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
413  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
414  * 1 buddy is #10:
415  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
416  *
417  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
418  * satisfies the following equation:
419  *     P = B & ~(1 << O)
420  *
421  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
422  */
423 static inline struct page *
424 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
425 {
426         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
427
428         return page + (buddy_idx - page_idx);
429 }
430
431 static inline unsigned long
432 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
433 {
434         return (page_idx & ~(1 << order));
435 }
436
437 /*
438  * This function checks whether a page is free && is the buddy
439  * we can do coalesce a page and its buddy if
440  * (a) the buddy is not in a hole &&
441  * (b) the buddy is in the buddy system &&
442  * (c) a page and its buddy have the same order &&
443  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
444  *
445  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
446  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
447  *
448  * For recording page's order, we use page_private(page).
449  */
450 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
451                                                                 int order)
452 {
453         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
454                 return 0;
455
456         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
457                 return 0;
458
459         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
460                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
461                 return 1;
462         }
463         return 0;
464 }
465
466 /*
467  * Freeing function for a buddy system allocator.
468  *
469  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
470  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
471  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
472  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
473  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
474  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
475  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
476  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
477  * parts of the VM system.
478  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
479  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
480  * order is recorded in page_private(page) field.
481  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
482  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
483  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
484  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
485  * triggers coalescing into a block of larger size.            
486  *
487  * -- wli
488  */
489
490 static inline void __free_one_page(struct page *page,
491                 struct zone *zone, unsigned int order,
492                 int migratetype)
493 {
494         unsigned long page_idx;
495         unsigned long combined_idx;
496         struct page *buddy;
497
498         if (unlikely(PageCompound(page)))
499                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
500                         return;
501
502         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
503
504         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
505
506         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
507         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
508
509         while (order < MAX_ORDER-1) {
510                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
511                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
512                         break;
513
514                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
515                 list_del(&buddy->lru);
516                 zone->free_area[order].nr_free--;
517                 rmv_page_order(buddy);
518                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
519                 page = page + (combined_idx - page_idx);
520                 page_idx = combined_idx;
521                 order++;
522         }
523         set_page_order(page, order);
524
525         /*
526          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
527          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
528          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
529          * that is happening, add the free page to the tail of the list
530          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
531          * as a higher order page
532          */
533         if ((order < MAX_ORDER-1) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
534                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
535                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
536                 higher_page = page + combined_idx - page_idx;
537                 higher_buddy = __page_find_buddy(higher_page, combined_idx, order + 1);
538                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
539                         list_add_tail(&page->lru,
540                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
541                         goto out;
542                 }
543         }
544
545         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
546 out:
547         zone->free_area[order].nr_free++;
548 }
549
550 /*
551  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
552  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
553  * free_pages_check() will verify...
554  */
555 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
556 {
557         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
558         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
559 }
560
561 static inline int free_pages_check(struct page *page)
562 {
563         if (unlikely(page_mapcount(page) |
564                 (page->mapping != NULL)  |
565                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
566                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
567                 bad_page(page);
568                 return 1;
569         }
570         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
571                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
572         return 0;
573 }
574
575 /*
576  * Frees a number of pages from the PCP lists
577  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
578  * count is the number of pages to free.
579  *
580  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
581  * see if this freeing clears that state.
582  *
583  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
584  * pinned" detection logic.
585  */
586 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
587                                         struct per_cpu_pages *pcp)
588 {
589         int migratetype = 0;
590         int batch_free = 0;
591
592         spin_lock(&zone->lock);
593         zone->all_unreclaimable = 0;
594         zone->pages_scanned = 0;
595
596         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
597         while (count) {
598                 struct page *page;
599                 struct list_head *list;
600
601                 /*
602                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
603                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
604                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
605                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
606                  * lists
607                  */
608                 do {
609                         batch_free++;
610                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
611                                 migratetype = 0;
612                         list = &pcp->lists[migratetype];
613                 } while (list_empty(list));
614
615                 do {
616                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
617                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
618                         list_del(&page->lru);
619                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
620                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
621                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
622                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
623         }
624         spin_unlock(&zone->lock);
625 }
626
627 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
628                                 int migratetype)
629 {
630         spin_lock(&zone->lock);
631         zone->all_unreclaimable = 0;
632         zone->pages_scanned = 0;
633
634         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
635         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
636         spin_unlock(&zone->lock);
637 }
638
639 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
640 {
641         int i;
642         int bad = 0;
643
644         trace_mm_page_free_direct(page, order);
645         kmemcheck_free_shadow(page, order);
646
647         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
648                 struct page *pg = page + i;
649
650                 if (PageAnon(pg))
651                         pg->mapping = NULL;
652                 bad += free_pages_check(pg);
653         }
654         if (bad)
655                 return false;
656
657         if (!PageHighMem(page)) {
658                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
659                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
660                                            PAGE_SIZE << order);
661         }
662         arch_free_page(page, order);
663         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
664
665         return true;
666 }
667
668 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
669 {
670         unsigned long flags;
671         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
672
673         if (!free_pages_prepare(page, order))
674                 return;
675
676         local_irq_save(flags);
677         if (unlikely(wasMlocked))
678                 free_page_mlock(page);
679         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
680         free_one_page(page_zone(page), page, order,
681                                         get_pageblock_migratetype(page));
682         local_irq_restore(flags);
683 }
684
685 /*
686  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
687  */
688 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
689 {
690         if (order == 0) {
691                 __ClearPageReserved(page);
692                 set_page_count(page, 0);
693                 set_page_refcounted(page);
694                 __free_page(page);
695         } else {
696                 int loop;
697
698                 prefetchw(page);
699                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
700                         struct page *p = &page[loop];
701
702                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
703                                 prefetchw(p + 1);
704                         __ClearPageReserved(p);
705                         set_page_count(p, 0);
706                 }
707
708                 set_page_refcounted(page);
709                 __free_pages(page, order);
710         }
711 }
712
713
714 /*
715  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
716  * Please do not alter this order without good reasons and regression
717  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
718  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
719  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
720  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
721  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
722  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
723  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
724  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
725  *
726  * -- wli
727  */
728 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
729         int low, int high, struct free_area *area,
730         int migratetype)
731 {
732         unsigned long size = 1 << high;
733
734         while (high > low) {
735                 area--;
736                 high--;
737                 size >>= 1;
738                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
739                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
740                 area->nr_free++;
741                 set_page_order(&page[size], high);
742         }
743 }
744
745 /*
746  * This page is about to be returned from the page allocator
747  */
748 static inline int check_new_page(struct page *page)
749 {
750         if (unlikely(page_mapcount(page) |
751                 (page->mapping != NULL)  |
752                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
753                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
754                 bad_page(page);
755                 return 1;
756         }
757         return 0;
758 }
759
760 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
761 {
762         int i;
763
764         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
765                 struct page *p = page + i;
766                 if (unlikely(check_new_page(p)))
767                         return 1;
768         }
769
770         set_page_private(page, 0);
771         set_page_refcounted(page);
772
773         arch_alloc_page(page, order);
774         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
775
776         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
777                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
778
779         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
780                 prep_compound_page(page, order);
781
782         return 0;
783 }
784
785 /*
786  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
787  * the smallest available page from the freelists
788  */
789 static inline
790 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
791                                                 int migratetype)
792 {
793         unsigned int current_order;
794         struct free_area * area;
795         struct page *page;
796
797         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
798         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
799                 area = &(zone->free_area[current_order]);
800                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
801                         continue;
802
803                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
804                                                         struct page, lru);
805                 list_del(&page->lru);
806                 rmv_page_order(page);
807                 area->nr_free--;
808                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
809                 return page;
810         }
811
812         return NULL;
813 }
814
815
816 /*
817  * This array describes the order lists are fallen back to when
818  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
819  */
820 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
821         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
822         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
823         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
824         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
825 };
826
827 /*
828  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
829  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
830  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
831  */
832 static int move_freepages(struct zone *zone,
833                           struct page *start_page, struct page *end_page,
834                           int migratetype)
835 {
836         struct page *page;
837         unsigned long order;
838         int pages_moved = 0;
839
840 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
841         /*
842          * page_zone is not safe to call in this context when
843          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
844          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
845          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
846          * grouping pages by mobility
847          */
848         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
849 #endif
850
851         for (page = start_page; page <= end_page;) {
852                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
853                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
854
855                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
856                         page++;
857                         continue;
858                 }
859
860                 if (!PageBuddy(page)) {
861                         page++;
862                         continue;
863                 }
864
865                 order = page_order(page);
866                 list_del(&page->lru);
867                 list_add(&page->lru,
868                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
869                 page += 1 << order;
870                 pages_moved += 1 << order;
871         }
872
873         return pages_moved;
874 }
875
876 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
877                                 int migratetype)
878 {
879         unsigned long start_pfn, end_pfn;
880         struct page *start_page, *end_page;
881
882         start_pfn = page_to_pfn(page);
883         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
884         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
885         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
886         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
887
888         /* Do not cross zone boundaries */
889         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
890                 start_page = page;
891         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
892                 return 0;
893
894         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
895 }
896
897 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
898                                         int start_order, int migratetype)
899 {
900         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
901
902         while (nr_pageblocks--) {
903                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
904                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
905         }
906 }
907
908 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
909 static inline struct page *
910 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
911 {
912         struct free_area * area;
913         int current_order;
914         struct page *page;
915         int migratetype, i;
916
917         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
918         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
919                                                 --current_order) {
920                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
921                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
922
923                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
924                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
925                                 continue;
926
927                         area = &(zone->free_area[current_order]);
928                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
929                                 continue;
930
931                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
932                                         struct page, lru);
933                         area->nr_free--;
934
935                         /*
936                          * If breaking a large block of pages, move all free
937                          * pages to the preferred allocation list. If falling
938                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
939                          * agressive about taking ownership of free pages
940                          */
941                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
942                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
943                                         page_group_by_mobility_disabled) {
944                                 unsigned long pages;
945                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
946                                                                 start_migratetype);
947
948                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
949                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
950                                                 page_group_by_mobility_disabled)
951                                         set_pageblock_migratetype(page,
952                                                                 start_migratetype);
953
954                                 migratetype = start_migratetype;
955                         }
956
957                         /* Remove the page from the freelists */
958                         list_del(&page->lru);
959                         rmv_page_order(page);
960
961                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
962                         if (current_order >= pageblock_order)
963                                 change_pageblock_range(page, current_order,
964                                                         start_migratetype);
965
966                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
967
968                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
969                                 start_migratetype, migratetype);
970
971                         return page;
972                 }
973         }
974
975         return NULL;
976 }
977
978 /*
979  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
980  * Call me with the zone->lock already held.
981  */
982 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
983                                                 int migratetype)
984 {
985         struct page *page;
986
987 retry_reserve:
988         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
989
990         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
991                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
992
993                 /*
994                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
995                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
996                  * and we want just one call site
997                  */
998                 if (!page) {
999                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1000                         goto retry_reserve;
1001                 }
1002         }
1003
1004         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1005         return page;
1006 }
1007
1008 /* 
1009  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1010  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1011  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1012  */
1013 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1014                         unsigned long count, struct list_head *list,
1015                         int migratetype, int cold)
1016 {
1017         int i;
1018         
1019         spin_lock(&zone->lock);
1020         for (i = 0; i < count; ++i) {
1021                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1022                 if (unlikely(page == NULL))
1023                         break;
1024
1025                 /*
1026                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1027                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1028                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1029                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1030                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1031                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1032                  * properly.
1033                  */
1034                 if (likely(cold == 0))
1035                         list_add(&page->lru, list);
1036                 else
1037                         list_add_tail(&page->lru, list);
1038                 set_page_private(page, migratetype);
1039                 list = &page->lru;
1040         }
1041         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1042         spin_unlock(&zone->lock);
1043         return i;
1044 }
1045
1046 #ifdef CONFIG_NUMA
1047 /*
1048  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1049  * currently executing processor on remote nodes after they have
1050  * expired.
1051  *
1052  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1053  * a single processor.
1054  */
1055 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1056 {
1057         unsigned long flags;
1058         int to_drain;
1059
1060         local_irq_save(flags);
1061         if (pcp->count >= pcp->batch)
1062                 to_drain = pcp->batch;
1063         else
1064                 to_drain = pcp->count;
1065         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1066         pcp->count -= to_drain;
1067         local_irq_restore(flags);
1068 }
1069 #endif
1070
1071 /*
1072  * Drain pages of the indicated processor.
1073  *
1074  * The processor must either be the current processor and the
1075  * thread pinned to the current processor or a processor that
1076  * is not online.
1077  */
1078 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1079 {
1080         unsigned long flags;
1081         struct zone *zone;
1082
1083         for_each_populated_zone(zone) {
1084                 struct per_cpu_pageset *pset;
1085                 struct per_cpu_pages *pcp;
1086
1087                 local_irq_save(flags);
1088                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1089
1090                 pcp = &pset->pcp;
1091                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1092                 pcp->count = 0;
1093                 local_irq_restore(flags);
1094         }
1095 }
1096
1097 /*
1098  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1099  */
1100 void drain_local_pages(void *arg)
1101 {
1102         drain_pages(smp_processor_id());
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1107  */
1108 void drain_all_pages(void)
1109 {
1110         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1111 }
1112
1113 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1114
1115 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1116 {
1117         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1118         unsigned long flags;
1119         int order, t;
1120         struct list_head *curr;
1121
1122         if (!zone->spanned_pages)
1123                 return;
1124
1125         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1126
1127         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1128         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1129                 if (pfn_valid(pfn)) {
1130                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1131
1132                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1133                                 swsusp_unset_page_free(page);
1134                 }
1135
1136         for_each_migratetype_order(order, t) {
1137                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1138                         unsigned long i;
1139
1140                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1141                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1142                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1143                 }
1144         }
1145         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1146 }
1147 #endif /* CONFIG_PM */
1148
1149 /*
1150  * Free a 0-order page
1151  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1152  */
1153 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1154 {
1155         struct zone *zone = page_zone(page);
1156         struct per_cpu_pages *pcp;
1157         unsigned long flags;
1158         int migratetype;
1159         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1160
1161         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1162                 return;
1163
1164         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1165         set_page_private(page, migratetype);
1166         local_irq_save(flags);
1167         if (unlikely(wasMlocked))
1168                 free_page_mlock(page);
1169         __count_vm_event(PGFREE);
1170
1171         /*
1172          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1173          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1174          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1175          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1176          * excessively into the page allocator
1177          */
1178         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1179                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1180                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1181                         goto out;
1182                 }
1183                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1184         }
1185
1186         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1187         if (cold)
1188                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1189         else
1190                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1191         pcp->count++;
1192         if (pcp->count >= pcp->high) {
1193                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1194                 pcp->count -= pcp->batch;
1195         }
1196
1197 out:
1198         local_irq_restore(flags);
1199 }
1200
1201 /*
1202  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1203  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1204  * Each sub-page must be freed individually.
1205  *
1206  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1207  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1208  */
1209 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1210 {
1211         int i;
1212
1213         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1214         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1215
1216 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1217         /*
1218          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1219          * otherwise free the whole shadow.
1220          */
1221         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1222                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1223 #endif
1224
1225         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1226                 set_page_refcounted(page + i);
1227 }
1228
1229 /*
1230  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1231  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1232  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1233  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1234  * are enabled.
1235  *
1236  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1237  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1238  */
1239 int split_free_page(struct page *page)
1240 {
1241         unsigned int order;
1242         unsigned long watermark;
1243         struct zone *zone;
1244
1245         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1246
1247         zone = page_zone(page);
1248         order = page_order(page);
1249
1250         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1251         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1252         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1253                 return 0;
1254
1255         /* Remove page from free list */
1256         list_del(&page->lru);
1257         zone->free_area[order].nr_free--;
1258         rmv_page_order(page);
1259         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1260
1261         /* Split into individual pages */
1262         set_page_refcounted(page);
1263         split_page(page, order);
1264
1265         if (order >= pageblock_order - 1) {
1266                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1267                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1268                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1269         }
1270
1271         return 1 << order;
1272 }
1273
1274 /*
1275  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1276  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1277  * or two.
1278  */
1279 static inline
1280 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1281                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1282                         int migratetype)
1283 {
1284         unsigned long flags;
1285         struct page *page;
1286         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1287
1288 again:
1289         if (likely(order == 0)) {
1290                 struct per_cpu_pages *pcp;
1291                 struct list_head *list;
1292
1293                 local_irq_save(flags);
1294                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1295                 list = &pcp->lists[migratetype];
1296                 if (list_empty(list)) {
1297                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1298                                         pcp->batch, list,
1299                                         migratetype, cold);
1300                         if (unlikely(list_empty(list)))
1301                                 goto failed;
1302                 }
1303
1304                 if (cold)
1305                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1306                 else
1307                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1308
1309                 list_del(&page->lru);
1310                 pcp->count--;
1311         } else {
1312                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1313                         /*
1314                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1315                          *
1316                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1317                          * properly detect and handle allocation failures.
1318                          *
1319                          * We most definitely don't want callers attempting to
1320                          * allocate greater than order-1 page units with
1321                          * __GFP_NOFAIL.
1322                          */
1323                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1324                 }
1325                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1326                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1327                 spin_unlock(&zone->lock);
1328                 if (!page)
1329                         goto failed;
1330                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1331         }
1332
1333         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1334         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1335         local_irq_restore(flags);
1336
1337         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1338         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1339                 goto again;
1340         return page;
1341
1342 failed:
1343         local_irq_restore(flags);
1344         return NULL;
1345 }
1346
1347 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1348 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1349 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1350 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1351 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1352
1353 /* Mask to get the watermark bits */
1354 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1355
1356 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1357 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1358 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1359
1360 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1361
1362 static struct fail_page_alloc_attr {
1363         struct fault_attr attr;
1364
1365         u32 ignore_gfp_highmem;
1366         u32 ignore_gfp_wait;
1367         u32 min_order;
1368
1369 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1370
1371         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1372         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1373         struct dentry *min_order_file;
1374
1375 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1376
1377 } fail_page_alloc = {
1378         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1379         .ignore_gfp_wait = 1,
1380         .ignore_gfp_highmem = 1,
1381         .min_order = 1,
1382 };
1383
1384 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1385 {
1386         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1387 }
1388 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1389
1390 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1391 {
1392         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1393                 return 0;
1394         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1395                 return 0;
1396         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1397                 return 0;
1398         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1399                 return 0;
1400
1401         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1402 }
1403
1404 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1405
1406 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1407 {
1408         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1409         struct dentry *dir;
1410         int err;
1411
1412         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1413                                        "fail_page_alloc");
1414         if (err)
1415                 return err;
1416         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1417
1418         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1419                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1420                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1421
1422         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1423                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1424                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1425         fail_page_alloc.min_order_file =
1426                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1427                                    &fail_page_alloc.min_order);
1428
1429         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1430             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1431             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1432                 err = -ENOMEM;
1433                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1434                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1435                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1436                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1437         }
1438
1439         return err;
1440 }
1441
1442 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1443
1444 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1445
1446 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1447
1448 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1449 {
1450         return 0;
1451 }
1452
1453 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1454
1455 /*
1456  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1457  * of the allocation.
1458  */
1459 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1460                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1461 {
1462         /* free_pages my go negative - that's OK */
1463         long min = mark;
1464         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1465         int o;
1466
1467         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1468                 min -= min / 2;
1469         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1470                 min -= min / 4;
1471
1472         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1473                 return 0;
1474         for (o = 0; o < order; o++) {
1475                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1476                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1477
1478                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1479                 min >>= 1;
1480
1481                 if (free_pages <= min)
1482                         return 0;
1483         }
1484         return 1;
1485 }
1486
1487 #ifdef CONFIG_NUMA
1488 /*
1489  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1490  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1491  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1492  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1493  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1494  *
1495  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1496  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1497  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1498  *
1499  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1500  * nothing and returns NULL.
1501  *
1502  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1503  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1504  *
1505  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1506  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1507  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1508  * quickly as we can.
1509  */
1510 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1511 {
1512         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1513         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1514
1515         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1516         if (!zlc)
1517                 return NULL;
1518
1519         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1520                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1521                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1522         }
1523
1524         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1525                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1526                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1527         return allowednodes;
1528 }
1529
1530 /*
1531  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1532  * if it is worth looking at further for free memory:
1533  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1534  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1535  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1536  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1537  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1538  * else return false (zero) if it is not.
1539  *
1540  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1541  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1542  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1543  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1544  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1545  * into the second scan of the zonelist.
1546  *
1547  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1548  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1549  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1550  * unturned looking for a free page.
1551  */
1552 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1553                                                 nodemask_t *allowednodes)
1554 {
1555         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1556         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1557         int n;                          /* node that zone *z is on */
1558
1559         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1560         if (!zlc)
1561                 return 1;
1562
1563         i = z - zonelist->_zonerefs;
1564         n = zlc->z_to_n[i];
1565
1566         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1567         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1568 }
1569
1570 /*
1571  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1572  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1573  * from that zone don't waste time re-examining it.
1574  */
1575 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1576 {
1577         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1578         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1579
1580         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1581         if (!zlc)
1582                 return;
1583
1584         i = z - zonelist->_zonerefs;
1585
1586         set_bit(i, zlc->fullzones);
1587 }
1588
1589 #else   /* CONFIG_NUMA */
1590
1591 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1592 {
1593         return NULL;
1594 }
1595
1596 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1597                                 nodemask_t *allowednodes)
1598 {
1599         return 1;
1600 }
1601
1602 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1603 {
1604 }
1605 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1606
1607 /*
1608  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1609  * a page.
1610  */
1611 static struct page *
1612 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1613                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1614                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1615 {
1616         struct zoneref *z;
1617         struct page *page = NULL;
1618         int classzone_idx;
1619         struct zone *zone;
1620         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1621         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1622         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1623
1624         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1625 zonelist_scan:
1626         /*
1627          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1628          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1629          */
1630         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1631                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1632                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1633                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1634                                 continue;
1635                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1636                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1637                                 goto try_next_zone;
1638
1639                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1640                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1641                         unsigned long mark;
1642                         int ret;
1643
1644                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1645                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1646                                     classzone_idx, alloc_flags))
1647                                 goto try_this_zone;
1648
1649                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1650                                 goto this_zone_full;
1651
1652                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1653                         switch (ret) {
1654                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1655                                 /* did not scan */
1656                                 goto try_next_zone;
1657                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1658                                 /* scanned but unreclaimable */
1659                                 goto this_zone_full;
1660                         default:
1661                                 /* did we reclaim enough */
1662                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1663                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1664                                         goto this_zone_full;
1665                         }
1666                 }
1667
1668 try_this_zone:
1669                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1670                                                 gfp_mask, migratetype);
1671                 if (page)
1672                         break;
1673 this_zone_full:
1674                 if (NUMA_BUILD)
1675                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1676 try_next_zone:
1677                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1678                         /*
1679                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1680                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1681                          */
1682                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1683                         zlc_active = 1;
1684                         did_zlc_setup = 1;
1685                 }
1686         }
1687
1688         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1689                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1690                 zlc_active = 0;
1691                 goto zonelist_scan;
1692         }
1693         return page;
1694 }
1695
1696 static inline int
1697 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1698                                 unsigned long pages_reclaimed)
1699 {
1700         /* Do not loop if specifically requested */
1701         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1702                 return 0;
1703
1704         /*
1705          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1706          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1707          * implementations.
1708          */
1709         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1710                 return 1;
1711
1712         /*
1713          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1714          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1715          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1716          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1717          * allocation still fails, we stop retrying.
1718          */
1719         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1720                 return 1;
1721
1722         /*
1723          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1724          * explicitly requests that.
1725          */
1726         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1727                 return 1;
1728
1729         return 0;
1730 }
1731
1732 static inline struct page *
1733 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1734         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1735         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1736         int migratetype)
1737 {
1738         struct page *page;
1739
1740         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1741         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1742                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1743                 return NULL;
1744         }
1745
1746         /*
1747          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1748          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1749          * we're still under heavy pressure.
1750          */
1751         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1752                 order, zonelist, high_zoneidx,
1753                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1754                 preferred_zone, migratetype);
1755         if (page)
1756                 goto out;
1757
1758         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1759                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1760                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1761                         goto out;
1762                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1763                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1764                         goto out;
1765                 /*
1766                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1767                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1768                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1769                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1770                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1771                  */
1772                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1773                         goto out;
1774         }
1775         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1776         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1777
1778 out:
1779         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1780         return page;
1781 }
1782
1783 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1784 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1785 static struct page *
1786 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1787         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1788         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1789         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1790 {
1791         struct page *page;
1792
1793         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1794                 return NULL;
1795
1796         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1797                                                                 nodemask);
1798         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1799
1800                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1801                 drain_pages(get_cpu());
1802                 put_cpu();
1803
1804                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1805                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1806                                 alloc_flags, preferred_zone,
1807                                 migratetype);
1808                 if (page) {
1809                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1810                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1811                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1812                         return page;
1813                 }
1814
1815                 /*
1816                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1817                  * The most likely reason is that pages exist,
1818                  * but not enough to satisfy watermarks.
1819                  */
1820                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1821                 defer_compaction(preferred_zone);
1822
1823                 cond_resched();
1824         }
1825
1826         return NULL;
1827 }
1828 #else
1829 static inline struct page *
1830 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1831         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1832         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1833         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1834 {
1835         return NULL;
1836 }
1837 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1838
1839 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1840 static inline struct page *
1841 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1842         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1843         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1844         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1845 {
1846         struct page *page = NULL;
1847         struct reclaim_state reclaim_state;
1848         struct task_struct *p = current;
1849
1850         cond_resched();
1851
1852         /* We now go into synchronous reclaim */
1853         cpuset_memory_pressure_bump();
1854         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1855         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1856         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1857         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1858
1859         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1860
1861         p->reclaim_state = NULL;
1862         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1863         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1864
1865         cond_resched();
1866
1867         if (order != 0)
1868                 drain_all_pages();
1869
1870         if (likely(*did_some_progress))
1871                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1872                                         zonelist, high_zoneidx,
1873                                         alloc_flags, preferred_zone,
1874                                         migratetype);
1875         return page;
1876 }
1877
1878 /*
1879  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1880  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1881  */
1882 static inline struct page *
1883 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1884         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1885         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1886         int migratetype)
1887 {
1888         struct page *page;
1889
1890         do {
1891                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1892                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1893                         preferred_zone, migratetype);
1894
1895                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1896                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1897         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1898
1899         return page;
1900 }
1901
1902 static inline
1903 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1904                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1905 {
1906         struct zoneref *z;
1907         struct zone *zone;
1908
1909         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1910                 wakeup_kswapd(zone, order);
1911 }
1912
1913 static inline int
1914 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1915 {
1916         struct task_struct *p = current;
1917         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1918         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1919
1920         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1921         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1922
1923         /*
1924          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1925          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1926          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1927          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1928          */
1929         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1930
1931         if (!wait) {
1932                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1933                 /*
1934                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1935                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1936                  */
1937                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1938         } else if (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt())
1939                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1940
1941         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1942                 if (!in_interrupt() &&
1943                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1944                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1945                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1946         }
1947
1948         return alloc_flags;
1949 }
1950
1951 static inline struct page *
1952 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1953         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1954         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1955         int migratetype)
1956 {
1957         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1958         struct page *page = NULL;
1959         int alloc_flags;
1960         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1961         unsigned long did_some_progress;
1962         struct task_struct *p = current;
1963
1964         /*
1965          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1966          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1967          * be using allocators in order of preference for an area that is
1968          * too large.
1969          */
1970         if (order >= MAX_ORDER) {
1971                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1972                 return NULL;
1973         }
1974
1975         /*
1976          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1977          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1978          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1979          * using a larger set of nodes after it has established that the
1980          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1981          * over allocated.
1982          */
1983         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1984                 goto nopage;
1985
1986 restart:
1987         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1988
1989         /*
1990          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1991          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1992          * to how we want to proceed.
1993          */
1994         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1995
1996         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1997         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1998                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1999                         preferred_zone, migratetype);
2000         if (page)
2001                 goto got_pg;
2002
2003 rebalance:
2004         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2005         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2006                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2007                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2008                                 preferred_zone, migratetype);
2009                 if (page)
2010                         goto got_pg;
2011         }
2012
2013         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2014         if (!wait)
2015                 goto nopage;
2016
2017         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2018         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
2019                 goto nopage;
2020
2021         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2022         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2023                 goto nopage;
2024
2025         /* Try direct compaction */
2026         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2027                                         zonelist, high_zoneidx,
2028                                         nodemask,
2029                                         alloc_flags, preferred_zone,
2030                                         migratetype, &did_some_progress);
2031         if (page)
2032                 goto got_pg;
2033
2034         /* Try direct reclaim and then allocating */
2035         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2036                                         zonelist, high_zoneidx,
2037                                         nodemask,
2038                                         alloc_flags, preferred_zone,
2039                                         migratetype, &did_some_progress);
2040         if (page)
2041                 goto got_pg;
2042
2043         /*
2044          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2045          * running out of options and have to consider going OOM
2046          */
2047         if (!did_some_progress) {
2048                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2049                         if (oom_killer_disabled)
2050                                 goto nopage;
2051                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2052                                         zonelist, high_zoneidx,
2053                                         nodemask, preferred_zone,
2054                                         migratetype);
2055                         if (page)
2056                                 goto got_pg;
2057
2058                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2059                                 /*
2060                                  * The oom killer is not called for high-order
2061                                  * allocations that may fail, so if no progress
2062                                  * is being made, there are no other options and
2063                                  * retrying is unlikely to help.
2064                                  */
2065                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2066                                         goto nopage;
2067                                 /*
2068                                  * The oom killer is not called for lowmem
2069                                  * allocations to prevent needlessly killing
2070                                  * innocent tasks.
2071                                  */
2072                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2073                                         goto nopage;
2074                         }
2075
2076                         goto restart;
2077                 }
2078         }
2079
2080         /* Check if we should retry the allocation */
2081         pages_reclaimed += did_some_progress;
2082         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2083                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2084                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2085                 goto rebalance;
2086         }
2087
2088 nopage:
2089         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2090                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
2091                         " order:%d, mode:0x%x\n",
2092                         p->comm, order, gfp_mask);
2093                 dump_stack();
2094                 show_mem();
2095         }
2096         return page;
2097 got_pg:
2098         if (kmemcheck_enabled)
2099                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2100         return page;
2101
2102 }
2103
2104 /*
2105  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2106  */
2107 struct page *
2108 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2109                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2110 {
2111         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2112         struct zone *preferred_zone;
2113         struct page *page;
2114         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2115
2116         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2117
2118         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2119
2120         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2121
2122         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2123                 return NULL;
2124
2125         /*
2126          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2127          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2128          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2129          */
2130         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2131                 return NULL;
2132
2133         get_mems_allowed();
2134         /* The preferred zone is used for statistics later */
2135         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
2136         if (!preferred_zone) {
2137                 put_mems_allowed();
2138                 return NULL;
2139         }
2140
2141         /* First allocation attempt */
2142         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2143                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2144                         preferred_zone, migratetype);
2145         if (unlikely(!page))
2146                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2147                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2148                                 preferred_zone, migratetype);
2149         put_mems_allowed();
2150
2151         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2152         return page;
2153 }
2154 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2155
2156 /*
2157  * Common helper functions.
2158  */
2159 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2160 {
2161         struct page *page;
2162
2163         /*
2164          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2165          * a highmem page
2166          */
2167         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2168
2169         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2170         if (!page)
2171                 return 0;
2172         return (unsigned long) page_address(page);
2173 }
2174 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2175
2176 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2177 {
2178         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2179 }
2180 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2181
2182 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2183 {
2184         int i = pagevec_count(pvec);
2185
2186         while (--i >= 0) {
2187                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2188                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2189         }
2190 }
2191
2192 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2193 {
2194         if (put_page_testzero(page)) {
2195                 if (order == 0)
2196                         free_hot_cold_page(page, 0);
2197                 else
2198                         __free_pages_ok(page, order);
2199         }
2200 }
2201
2202 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2203
2204 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2205 {
2206         if (addr != 0) {
2207                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2208                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2209         }
2210 }
2211
2212 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2213
2214 /**
2215  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2216  * @size: the number of bytes to allocate
2217  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2218  *
2219  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2220  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2221  * allocate memory in power-of-two pages.
2222  *
2223  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2224  *
2225  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2226  */
2227 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2228 {
2229         unsigned int order = get_order(size);
2230         unsigned long addr;
2231
2232         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2233         if (addr) {
2234                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2235                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2236
2237                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2238                 while (used < alloc_end) {
2239                         free_page(used);
2240                         used += PAGE_SIZE;
2241                 }
2242         }
2243
2244         return (void *)addr;
2245 }
2246 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2247
2248 /**
2249  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2250  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2251  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2252  *
2253  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2254  */
2255 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2256 {
2257         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2258         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2259
2260         while (addr < end) {
2261                 free_page(addr);
2262                 addr += PAGE_SIZE;
2263         }
2264 }
2265 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2266
2267 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2268 {
2269         struct zoneref *z;
2270         struct zone *zone;
2271
2272         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2273         unsigned int sum = 0;
2274
2275         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2276
2277         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2278                 unsigned long size = zone->present_pages;
2279                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2280                 if (size > high)
2281                         sum += size - high;
2282         }
2283
2284         return sum;
2285 }
2286
2287 /*
2288  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2289  */
2290 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2291 {
2292         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2293 }
2294 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2295
2296 /*
2297  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2298  */
2299 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2300 {
2301         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2302 }
2303
2304 static inline void show_node(struct zone *zone)
2305 {
2306         if (NUMA_BUILD)
2307                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2308 }
2309
2310 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2311 {
2312         val->totalram = totalram_pages;
2313         val->sharedram = 0;
2314         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2315         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2316         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2317         val->freehigh = nr_free_highpages();
2318         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2319 }
2320
2321 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2322
2323 #ifdef CONFIG_NUMA
2324 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2325 {
2326         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2327
2328         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2329         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2330 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2331         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2332         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2333                         NR_FREE_PAGES);
2334 #else
2335         val->totalhigh = 0;
2336         val->freehigh = 0;
2337 #endif
2338         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2339 }
2340 #endif
2341
2342 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2343
2344 /*
2345  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2346  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2347  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2348  */
2349 void show_free_areas(void)
2350 {
2351         int cpu;
2352         struct zone *zone;
2353
2354         for_each_populated_zone(zone) {
2355                 show_node(zone);
2356                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2357
2358                 for_each_online_cpu(cpu) {
2359                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2360
2361                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2362
2363                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2364                                cpu, pageset->pcp.high,
2365                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2366                 }
2367         }
2368
2369         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2370                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2371                 " unevictable:%lu"
2372                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2373                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2374                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2375                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2376                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2377                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2378                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2379                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2380                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2381                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2382                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2383                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2384                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2385                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2386                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2387                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2388                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2389                 global_page_state(NR_SHMEM),
2390                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2391                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2392
2393         for_each_populated_zone(zone) {
2394                 int i;
2395
2396                 show_node(zone);
2397                 printk("%s"
2398                         " free:%lukB"
2399                         " min:%lukB"
2400                         " low:%lukB"
2401                         " high:%lukB"
2402                         " active_anon:%lukB"
2403                         " inactive_anon:%lukB"
2404                         " active_file:%lukB"
2405                         " inactive_file:%lukB"
2406                         " unevictable:%lukB"
2407                         " isolated(anon):%lukB"
2408                         " isolated(file):%lukB"
2409                         " present:%lukB"
2410                         " mlocked:%lukB"
2411                         " dirty:%lukB"
2412                         " writeback:%lukB"
2413                         " mapped:%lukB"
2414                         " shmem:%lukB"
2415                         " slab_reclaimable:%lukB"
2416                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2417                         " kernel_stack:%lukB"
2418                         " pagetables:%lukB"
2419                         " unstable:%lukB"
2420                         " bounce:%lukB"
2421                         " writeback_tmp:%lukB"
2422                         " pages_scanned:%lu"
2423                         " all_unreclaimable? %s"
2424                         "\n",
2425                         zone->name,
2426                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2427                         K(min_wmark_pages(zone)),
2428                         K(low_wmark_pages(zone)),
2429                         K(high_wmark_pages(zone)),
2430                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2431                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2432                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2433                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2434                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2435                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2436                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2437                         K(zone->present_pages),
2438                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2439                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2440                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2441                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2442                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2443                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2444                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2445                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2446                                 THREAD_SIZE / 1024,
2447                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2448                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2449                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2450                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2451                         zone->pages_scanned,
2452                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2453                         );
2454                 printk("lowmem_reserve[]:");
2455                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2456                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2457                 printk("\n");
2458         }
2459
2460         for_each_populated_zone(zone) {
2461                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2462
2463                 show_node(zone);
2464                 printk("%s: ", zone->name);
2465
2466                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2467                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2468                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2469                         total += nr[order] << order;
2470                 }
2471                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2472                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2473                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2474                 printk("= %lukB\n", K(total));
2475         }
2476
2477         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2478
2479         show_swap_cache_info();
2480 }
2481
2482 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2483 {
2484         zoneref->zone = zone;
2485         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2486 }
2487
2488 /*
2489  * Builds allocation fallback zone lists.
2490  *
2491  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2492  */
2493 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2494                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2495 {
2496         struct zone *zone;
2497
2498         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2499         zone_type++;
2500
2501         do {
2502                 zone_type--;
2503                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2504                 if (populated_zone(zone)) {
2505                         zoneref_set_zone(zone,
2506                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2507                         check_highest_zone(zone_type);
2508                 }
2509
2510         } while (zone_type);
2511         return nr_zones;
2512 }
2513
2514
2515 /*
2516  *  zonelist_order:
2517  *  0 = automatic detection of better ordering.
2518  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2519  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2520  *
2521  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2522  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2523  */
2524 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2525 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2526 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2527
2528 /* zonelist order in the kernel.
2529  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2530  */
2531 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2532 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2533
2534
2535 #ifdef CONFIG_NUMA
2536 /* The value user specified ....changed by config */
2537 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2538 /* string for sysctl */
2539 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2540 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2541
2542 /*
2543  * interface for configure zonelist ordering.
2544  * command line option "numa_zonelist_order"
2545  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2546  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2547  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2548  */
2549
2550 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2551 {
2552         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2553                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2554         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2555                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2556         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2557                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2558         } else {
2559                 printk(KERN_WARNING
2560                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2561                         "%s\n", s);
2562                 return -EINVAL;
2563         }
2564         return 0;
2565 }
2566
2567 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2568 {
2569         if (s)
2570                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2571         return 0;
2572 }
2573 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2574
2575 /*
2576  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2577  */
2578 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2579                 void __user *buffer, size_t *length,
2580                 loff_t *ppos)
2581 {
2582         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2583         int ret;
2584         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2585
2586         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2587         if (write)
2588                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2589         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2590         if (ret)
2591                 goto out;
2592         if (write) {
2593                 int oldval = user_zonelist_order;
2594                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2595                         /*
2596                          * bogus value.  restore saved string
2597                          */
2598                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2599                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2600                         user_zonelist_order = oldval;
2601                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2602                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2603                         build_all_zonelists(NULL);
2604                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2605                 }
2606         }
2607 out:
2608         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2609         return ret;
2610 }
2611
2612
2613 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2614 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2615
2616 /**
2617  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2618  * @node: node whose fallback list we're appending
2619  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2620  *
2621  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2622  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2623  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2624  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2625  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2626  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2627  * on them otherwise.
2628  * It returns -1 if no node is found.
2629  */
2630 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2631 {
2632         int n, val;
2633         int min_val = INT_MAX;
2634         int best_node = -1;
2635         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2636
2637         /* Use the local node if we haven't already */
2638         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2639                 node_set(node, *used_node_mask);
2640                 return node;
2641         }
2642
2643         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2644
2645                 /* Don't want a node to appear more than once */
2646                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2647                         continue;
2648
2649                 /* Use the distance array to find the distance */
2650                 val = node_distance(node, n);
2651
2652                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2653                 val += (n < node);
2654
2655                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2656                 tmp = cpumask_of_node(n);
2657                 if (!cpumask_empty(tmp))
2658                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2659
2660                 /* Slight preference for less loaded node */
2661                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2662                 val += node_load[n];
2663
2664                 if (val < min_val) {
2665                         min_val = val;
2666                         best_node = n;
2667                 }
2668         }
2669
2670         if (best_node >= 0)
2671                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2672
2673         return best_node;
2674 }
2675
2676
2677 /*
2678  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2679  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2680  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2681  */
2682 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2683 {
2684         int j;
2685         struct zonelist *zonelist;
2686
2687         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2688         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2689                 ;
2690         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2691                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2692         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2693         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2694 }
2695
2696 /*
2697  * Build gfp_thisnode zonelists
2698  */
2699 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2700 {
2701         int j;
2702         struct zonelist *zonelist;
2703
2704         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2705         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2706         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2707         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2708 }
2709
2710 /*
2711  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2712  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2713  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2714  * may still exist in local DMA zone.
2715  */
2716 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2717
2718 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2719 {
2720         int pos, j, node;
2721         int zone_type;          /* needs to be signed */
2722         struct zone *z;
2723         struct zonelist *zonelist;
2724
2725         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2726         pos = 0;
2727         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2728                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2729                         node = node_order[j];
2730                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2731                         if (populated_zone(z)) {
2732                                 zoneref_set_zone(z,
2733                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2734                                 check_highest_zone(zone_type);
2735                         }
2736                 }
2737         }
2738         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2739         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2740 }
2741
2742 static int default_zonelist_order(void)
2743 {
2744         int nid, zone_type;
2745         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2746         struct zone *z;
2747         int average_size;
2748         /*
2749          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2750          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2751          * into OOM very easily.
2752          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2753          */
2754         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2755         low_kmem_size = 0;
2756         total_size = 0;
2757         for_each_online_node(nid) {
2758                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2759                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2760                         if (populated_zone(z)) {
2761                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2762                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2763                                 total_size += z->present_pages;
2764                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2765                                 /*
2766                                  * If any node has only lowmem, then node order
2767                                  * is preferred to allow kernel allocations
2768                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2769                                  * on other nodes when there is an abundance of
2770                                  * lowmem available to allocate from.
2771                                  */
2772                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2773                         }
2774                 }
2775         }
2776         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2777             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2778                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2779         /*
2780          * look into each node's config.
2781          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2782          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2783          */
2784         average_size = total_size /
2785                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2786         for_each_online_node(nid) {
2787                 low_kmem_size = 0;
2788                 total_size = 0;
2789                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2790                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2791                         if (populated_zone(z)) {
2792                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2793                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2794                                 total_size += z->present_pages;
2795                         }
2796                 }
2797                 if (low_kmem_size &&
2798                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2799                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2800                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2801         }
2802         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2803 }
2804
2805 static void set_zonelist_order(void)
2806 {
2807         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2808                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2809         else
2810                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2811 }
2812
2813 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2814 {
2815         int j, node, load;
2816         enum zone_type i;
2817         nodemask_t used_mask;
2818         int local_node, prev_node;
2819         struct zonelist *zonelist;
2820         int order = current_zonelist_order;
2821
2822         /* initialize zonelists */
2823         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2824                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2825                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2826                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2827         }
2828
2829         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2830         local_node = pgdat->node_id;
2831         load = nr_online_nodes;
2832         prev_node = local_node;
2833         nodes_clear(used_mask);
2834
2835         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2836         j = 0;
2837
2838         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2839                 int distance = node_distance(local_node, node);
2840
2841                 /*
2842                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2843                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2844                  */
2845                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2846                         zone_reclaim_mode = 1;
2847
2848                 /*
2849                  * We don't want to pressure a particular node.
2850                  * So adding penalty to the first node in same
2851                  * distance group to make it round-robin.
2852                  */
2853                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2854                         node_load[node] = load;
2855
2856                 prev_node = node;
2857                 load--;
2858                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2859                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2860                 else
2861                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2862         }
2863
2864         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2865                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2866                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2867         }
2868
2869         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2870 }
2871
2872 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2873 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2874 {
2875         struct zonelist *zonelist;
2876         struct zonelist_cache *zlc;
2877         struct zoneref *z;
2878
2879         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2880         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2881         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2882         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2883                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2884 }
2885
2886 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
2887 /*
2888  * Return node id of node used for "local" allocations.
2889  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
2890  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
2891  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
2892  */
2893 int local_memory_node(int node)
2894 {
2895         struct zone *zone;
2896
2897         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
2898                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
2899                                    NULL,
2900                                    &zone);
2901         return zone->node;
2902 }
2903 #endif
2904
2905 #else   /* CONFIG_NUMA */
2906
2907 static void set_zonelist_order(void)
2908 {
2909         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2910 }
2911
2912 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2913 {
2914         int node, local_node;
2915         enum zone_type j;
2916         struct zonelist *zonelist;
2917
2918         local_node = pgdat->node_id;
2919
2920         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2921         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2922
2923         /*
2924          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2925          * of all the other nodes.
2926          * We don't want to pressure a particular node, so when
2927          * building the zones for node N, we make sure that the
2928          * zones coming right after the local ones are those from
2929          * node N+1 (modulo N)
2930          */
2931         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2932                 if (!node_online(node))
2933                         continue;
2934                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2935                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2936         }
2937         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2938                 if (!node_online(node))
2939                         continue;
2940                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2941                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2942         }
2943
2944         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2945         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2946 }
2947
2948 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2949 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2950 {
2951         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2952 }
2953
2954 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2955
2956 /*
2957  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2958  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2959  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2960  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2961  * with interrupts disabled.
2962  *
2963  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2964  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2965  * hotplugged processors.
2966  *
2967  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2968  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2969  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2970  */
2971 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
2972 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
2973 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
2974
2975 /*
2976  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
2977  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
2978  */
2979 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
2980
2981 /* return values int ....just for stop_machine() */
2982 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
2983 {
2984         int nid;
2985         int cpu;
2986
2987 #ifdef CONFIG_NUMA
2988         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2989 #endif
2990         for_each_online_node(nid) {
2991                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2992
2993                 build_zonelists(pgdat);
2994                 build_zonelist_cache(pgdat);
2995         }
2996
2997 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2998         /* Setup real pagesets for the new zone */
2999         if (data) {
3000                 struct zone *zone = data;
3001                 setup_zone_pageset(zone);
3002         }
3003 #endif
3004
3005         /*
3006          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3007          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3008          * each zone will be allocated later when the per cpu
3009          * allocator is available.
3010          *
3011          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3012          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3013          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3014          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3015          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3016          * (a chicken-egg dilemma).
3017          */
3018         for_each_possible_cpu(cpu) {
3019                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3020
3021 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3022                 /*
3023                  * We now know the "local memory node" for each node--
3024                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3025                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3026                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3027                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3028                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3029                  */
3030                 if (cpu_online(cpu))
3031                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3032 #endif
3033         }
3034
3035         return 0;
3036 }
3037
3038 /*
3039  * Called with zonelists_mutex held always
3040  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3041  */
3042 void build_all_zonelists(void *data)
3043 {
3044         set_zonelist_order();
3045
3046         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3047                 __build_all_zonelists(NULL);
3048                 mminit_verify_zonelist();
3049                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3050         } else {
3051                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3052                    of zonelist */
3053                 stop_machine(__build_all_zonelists, data, NULL);
3054                 /* cpuset refresh routine should be here */
3055         }
3056         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3057         /*
3058          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3059          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3060          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3061          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3062          * disabled and enable it later
3063          */
3064         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3065                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3066         else
3067                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3068
3069         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3070                 "Total pages: %ld\n",
3071                         nr_online_nodes,
3072                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3073                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3074                         vm_total_pages);
3075 #ifdef CONFIG_NUMA
3076         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3077 #endif
3078 }
3079
3080 /*
3081  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3082  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3083  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3084  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3085  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3086  * conservative, even though it seems large.
3087  *
3088  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3089  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3090  */
3091 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3092
3093 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3094 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3095 {
3096         unsigned long size = 1;
3097
3098         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3099
3100         while (size < pages)
3101                 size <<= 1;
3102
3103         /*
3104          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3105          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3106          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3107          */
3108         size = min(size, 4096UL);
3109
3110         return max(size, 4UL);
3111 }
3112 #else
3113 /*
3114  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3115  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3116  *
3117  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3118  *
3119  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3120  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3121  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3122  *
3123  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3124  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3125  *
3126  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3127  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3128  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3129  */
3130 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3131 {
3132         return 4096UL;
3133 }
3134 #endif
3135
3136 /*
3137  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3138  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3139  * hash function before the remainder is taken.
3140  */
3141 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3142 {
3143         return ffz(~size);
3144 }
3145
3146 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3147
3148 /*
3149  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3150  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3151  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3152  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3153  * blocks as reclaim kicks in
3154  */
3155 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3156 {
3157         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3158         struct page *page;
3159         unsigned long block_migratetype;
3160         int reserve;
3161
3162         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3163         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3164         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3165         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3166                                                         pageblock_order;
3167
3168         /*
3169          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3170          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3171          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3172          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3173          * future allocation of hugepages at runtime.
3174          */
3175         reserve = min(2, reserve);
3176
3177         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3178                 if (!pfn_valid(pfn))
3179                         continue;
3180                 page = pfn_to_page(pfn);
3181
3182                 /* Watch out for overlapping nodes */
3183                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3184                         continue;
3185
3186                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3187                 if (PageReserved(page))
3188                         continue;
3189
3190                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3191
3192                 /* If this block is reserved, account for it */
3193                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3194                         reserve--;
3195                         continue;
3196                 }
3197
3198                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3199                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3200                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3201                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3202                         reserve--;
3203                         continue;
3204                 }
3205
3206                 /*
3207                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3208                  * take it back
3209                  */
3210                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3211                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3212                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3213                 }
3214         }
3215 }
3216
3217 /*
3218  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3219  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3220  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3221  */
3222 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3223                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3224 {
3225         struct page *page;
3226         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3227         unsigned long pfn;
3228         struct zone *z;
3229
3230         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3231                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3232
3233         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3234         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3235                 /*
3236                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3237                  * handed to this function.  They do not
3238                  * exist on hotplugged memory.
3239                  */
3240                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3241                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3242                                 continue;
3243                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3244                                 continue;
3245                 }
3246                 page = pfn_to_page(pfn);
3247                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3248                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3249                 init_page_count(page);
3250                 reset_page_mapcount(page);
3251                 SetPageReserved(page);
3252                 /*
3253                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3254                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3255                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3256                  * the address space during boot when many long-lived
3257                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3258                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3259                  * setup_zone_migrate_reserve()
3260                  *
3261                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3262                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3263                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3264                  * pfn out of zone.
3265                  */
3266                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3267                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3268                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3269                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3270
3271                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3272 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3273                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3274                 if (!is_highmem_idx(zone))
3275                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3276 #endif
3277         }
3278 }
3279
3280 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3281 {
3282         int order, t;
3283         for_each_migratetype_order(order, t) {
3284                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3285                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3286         }
3287 }
3288
3289 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3290 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3291         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3292 #endif
3293
3294 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3295 {
3296 #ifdef CONFIG_MMU
3297         int batch;
3298
3299         /*
3300          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3301          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3302          *
3303          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3304          */
3305         batch = zone->present_pages / 1024;
3306         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3307                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3308         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3309         if (batch < 1)
3310                 batch = 1;
3311
3312         /*
3313          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3314          * of 2 value was found to be more likely to have
3315          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3316          *
3317          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3318          * batches of pages, one task can end up with a lot
3319          * of pages of one half of the possible page colors
3320          * and the other with pages of the other colors.
3321          */
3322         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3323
3324         return batch;
3325
3326 #else
3327         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3328          * conditions.
3329          *
3330          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3331          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3332          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3333          *
3334          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3335          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3336          * can be a significant delay between the individual batches being
3337          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3338          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3339          */
3340         return 0;
3341 #endif
3342 }
3343
3344 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3345 {
3346         struct per_cpu_pages *pcp;
3347         int migratetype;
3348
3349         memset(p, 0, sizeof(*p));
3350
3351         pcp = &p->pcp;
3352         pcp->count = 0;
3353         pcp->high = 6 * batch;
3354         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3355         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3356                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3357 }
3358
3359 /*
3360  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3361  * to the value high for the pageset p.
3362  */
3363
3364 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3365                                 unsigned long high)
3366 {
3367         struct per_cpu_pages *pcp;
3368
3369         pcp = &p->pcp;
3370         pcp->high = high;
3371         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3372         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3373                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3374 }
3375
3376 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3377 {
3378         int cpu;
3379
3380         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3381
3382         for_each_possible_cpu(cpu) {
3383                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3384
3385                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3386
3387                 if (percpu_pagelist_fraction)
3388                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3389                                 (zone->present_pages /
3390                                         percpu_pagelist_fraction));
3391         }
3392 }
3393
3394 /*
3395  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3396  * Before this call only boot pagesets were available.
3397  */
3398 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3399 {
3400         struct zone *zone;
3401
3402         for_each_populated_zone(zone)
3403                 setup_zone_pageset(zone);
3404 }
3405
3406 static noinline __init_refok
3407 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3408 {
3409         int i;
3410         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3411         size_t alloc_size;
3412
3413         /*
3414          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3415          * per zone.
3416          */
3417         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3418                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3419         zone->wait_table_bits =
3420                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3421         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3422                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3423
3424         if (!slab_is_available()) {
3425                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3426                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3427         } else {
3428                 /*
3429                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3430                  * via memory hot-add.
3431                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3432                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3433                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3434                  * node itself as well.
3435                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3436                  * necessary.
3437                  */
3438                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3439         }
3440         if (!zone->wait_table)
3441                 return -ENOMEM;
3442
3443         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3444                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3445
3446         return 0;
3447 }
3448
3449 static int __zone_pcp_update(void *data)
3450 {
3451         struct zone *zone = data;
3452         int cpu;
3453         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3454
3455         for_each_possible_cpu(cpu) {
3456                 struct per_cpu_pageset *pset;
3457                 struct per_cpu_pages *pcp;
3458
3459                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3460                 pcp = &pset->pcp;
3461
3462                 local_irq_save(flags);
3463                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3464                 setup_pageset(pset, batch);
3465                 local_irq_restore(flags);
3466         }
3467         return 0;
3468 }
3469
3470 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3471 {
3472         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3473 }
3474
3475 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3476 {
3477         /*
3478          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3479          * relies on the ability of the linker to provide the
3480          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3481          */
3482         zone->pageset = &boot_pageset;
3483
3484         if (zone->present_pages)
3485                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3486                         zone->name, zone->present_pages,
3487                                          zone_batchsize(zone));
3488 }
3489
3490 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3491                                         unsigned long zone_start_pfn,
3492                                         unsigned long size,
3493                                         enum memmap_context context)
3494 {
3495         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3496         int ret;
3497         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3498         if (ret)
3499                 return ret;
3500         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3501
3502         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3503
3504         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3505                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3506                         pgdat->node_id,
3507                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3508                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3509
3510         zone_init_free_lists(zone);
3511
3512         return 0;
3513 }
3514
3515 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3516 /*
3517  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3518  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3519  */
3520 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3521 {
3522         int i;
3523
3524         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3525                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3526                         return i;
3527
3528         return -1;
3529 }
3530
3531 /*
3532  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3533  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3534  */
3535 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3536 {
3537         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3538                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3539                         return index;
3540
3541         return -1;
3542 }
3543
3544 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3545 /*
3546  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3547  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3548  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3549  * alternative
3550  */
3551 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3552 {
3553         int i;
3554
3555         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3556                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3557                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3558
3559                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3560                         return early_node_map[i].nid;
3561         }
3562         /* This is a memory hole */
3563         return -1;
3564 }
3565 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3566
3567 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3568 {
3569         int nid;
3570
3571         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3572         if (nid >= 0)
3573                 return nid;
3574         /* just returns 0 */
3575         return 0;
3576 }
3577
3578 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3579 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3580 {
3581         int nid;
3582
3583         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3584         if (nid >= 0 && nid != node)
3585                 return false;
3586         return true;
3587 }
3588 #endif
3589
3590 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3591 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3592         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3593                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3594
3595 /**
3596  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3597  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3598  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3599  *
3600  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3601  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3602  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3603  */
3604 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3605                                                 unsigned long max_low_pfn)
3606 {
3607         int i;
3608
3609         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3610                 unsigned long size_pages = 0;
3611                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3612
3613                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3614                         continue;
3615
3616                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3617                         end_pfn = max_low_pfn;
3618
3619                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3620                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3621                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3622                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3623         }
3624 }
3625
3626 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3627                                    int nr_range, int nid)
3628 {
3629         int i;
3630         u64 start, end;
3631
3632         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3633         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3634                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3635                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3636                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3637         }
3638         return nr_range;
3639 }
3640
3641 #ifdef CONFIG_NO_BOOTMEM
3642 void * __init __alloc_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3643                                         u64 goal, u64 limit)
3644 {
3645         int i;
3646         void *ptr;
3647
3648         if (limit > get_max_mapped())
3649                 limit = get_max_mapped();
3650
3651         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3652         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3653                 u64 addr;
3654                 u64 ei_start, ei_last;
3655
3656                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3657                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3658                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3659                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3660                 addr = find_early_area(ei_start, ei_last,
3661                                          goal, limit, size, align);
3662
3663                 if (addr == -1ULL)
3664                         continue;
3665
3666 #if 0
3667                 printk(KERN_DEBUG "alloc (nid=%d %llx - %llx) (%llx - %llx) %llx %llx => %llx\n",
3668                                 nid,
3669                                 ei_start, ei_last, goal, limit, size,
3670                                 align, addr);
3671 #endif
3672
3673                 ptr = phys_to_virt(addr);
3674                 memset(ptr, 0, size);
3675                 reserve_early_without_check(addr, addr + size, "BOOTMEM");
3676                 /*
3677                  * The min_count is set to 0 so that bootmem allocated blocks
3678                  * are never reported as leaks.
3679                  */
3680                 kmemleak_alloc(ptr, size, 0, 0);
3681                 return ptr;
3682         }
3683
3684         return NULL;
3685 }
3686 #endif
3687
3688
3689 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3690 {
3691         int i;
3692         int ret;
3693
3694         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3695                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3696                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3697                 if (ret)
3698                         break;
3699         }
3700 }
3701 /**
3702  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3703  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3704  *
3705  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3706  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3707  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3708  */
3709 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3710 {
3711         int i;
3712
3713         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3714                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3715                                 early_node_map[i].start_pfn,
3716                                 early_node_map[i].end_pfn);
3717 }
3718
3719 /**
3720  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3721  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3722  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3723  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3724  *
3725  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3726  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3727  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3728  * PFNs will be 0.
3729  */
3730 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3731                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3732 {
3733         int i;
3734         *start_pfn = -1UL;
3735         *end_pfn = 0;
3736
3737         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3738                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3739                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3740         }
3741
3742         if (*start_pfn == -1UL)
3743                 *start_pfn = 0;
3744 }
3745
3746 /*
3747  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3748  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3749  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3750  */
3751 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3752 {
3753         int zone_index;
3754         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3755                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3756                         continue;
3757
3758                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3759                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3760                         break;
3761         }
3762
3763         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3764         movable_zone = zone_index;
3765 }
3766
3767 /*
3768  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3769  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3770  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3771  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3772  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3773  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3774  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3775  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3776  */
3777 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3778                                         unsigned long zone_type,
3779                                         unsigned long node_start_pfn,
3780                                         unsigned long node_end_pfn,
3781                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3782                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3783 {
3784         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3785         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3786                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3787                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3788                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3789                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3790                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3791
3792                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3793                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3794                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3795                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3796
3797                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3798                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3799                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3800         }
3801 }
3802
3803 /*
3804  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3805  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3806  */
3807 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3808                                         unsigned long zone_type,
3809                                         unsigned long *ignored)
3810 {
3811         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3812         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3813
3814         /* Get the start and end of the node and zone */
3815         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3816         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3817         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3818         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3819                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3820                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3821
3822         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3823         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3824                 return 0;
3825
3826         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3827         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3828         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3829
3830         /* Return the spanned pages */
3831         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3832 }
3833
3834 /*
3835  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3836  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3837  */
3838 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3839                                 unsigned long range_start_pfn,
3840                                 unsigned long range_end_pfn)
3841 {
3842         int i = 0;
3843         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3844         unsigned long start_pfn;
3845
3846         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3847         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3848         if (i == -1)
3849                 return 0;
3850
3851         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3852
3853         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3854         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3855                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3856
3857         /* Find all holes for the zone within the node */
3858         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3859
3860                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3861                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3862                         break;
3863
3864                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3865                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3866                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3867
3868                 /* Update the hole size cound and move on */
3869                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3870                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3871                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3872                 }
3873                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3874         }
3875
3876         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3877         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3878                 hole_pages += range_end_pfn -
3879                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3880
3881         return hole_pages;
3882 }
3883
3884 /**
3885  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3886  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3887  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3888  *
3889  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3890  */
3891 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3892                                                         unsigned long end_pfn)
3893 {
3894         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3895 }
3896
3897 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3898 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3899                                         unsigned long zone_type,
3900                                         unsigned long *ignored)
3901 {
3902         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3903         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3904
3905         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3906         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3907                                                         node_start_pfn);
3908         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3909                                                         node_end_pfn);
3910
3911         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3912                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3913                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3914         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3915 }
3916
3917 #else
3918 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3919                                         unsigned long zone_type,
3920                                         unsigned long *zones_size)
3921 {
3922         return zones_size[zone_type];
3923 }
3924
3925 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3926                                                 unsigned long zone_type,
3927                                                 unsigned long *zholes_size)
3928 {
3929         if (!zholes_size)
3930                 return 0;
3931
3932         return zholes_size[zone_type];
3933 }
3934
3935 #endif
3936
3937 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3938                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3939 {
3940         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3941         enum zone_type i;
3942
3943         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3944                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3945                                                                 zones_size);
3946         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3947
3948         realtotalpages = totalpages;
3949         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3950                 realtotalpages -=
3951                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3952                                                                 zholes_size);
3953         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3954         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3955                                                         realtotalpages);
3956 }
3957
3958 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3959 /*
3960  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3961  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3962  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3963  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3964  * bytes.
3965  */
3966 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3967 {
3968         unsigned long usemapsize;
3969
3970         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3971         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3972         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3973         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3974
3975         return usemapsize / 8;
3976 }
3977
3978 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3979                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3980 {
3981         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3982         zone->pageblock_flags = NULL;
3983         if (usemapsize)
3984                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3985 }
3986 #else
3987 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3988                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3989 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3990
3991 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3992
3993 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3994 static inline int pageblock_default_order(void)
3995 {
3996         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3997                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3998
3999         return MAX_ORDER-1;
4000 }
4001
4002 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4003 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4004 {
4005         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4006         if (pageblock_order)
4007                 return;
4008
4009         /*
4010          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4011          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4012          */
4013         pageblock_order = order;
4014 }
4015 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4016
4017 /*
4018  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4019  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4020  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4021  * pageblock_order based on the kernel config
4022  */
4023 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4024 {
4025         return MAX_ORDER-1;
4026 }
4027 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4028
4029 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4030
4031 /*
4032  * Set up the zone data structures:
4033  *   - mark all pages reserved
4034  *   - mark all memory queues empty
4035  *   - clear the memory bitmaps
4036  */
4037 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4038                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4039 {
4040         enum zone_type j;
4041         int nid = pgdat->node_id;
4042         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4043         int ret;
4044
4045         pgdat_resize_init(pgdat);
4046         pgdat->nr_zones = 0;
4047         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4048         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4049         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4050         
4051         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4052                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4053                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4054                 enum lru_list l;
4055
4056                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4057                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4058                                                                 zholes_size);
4059
4060                 /*
4061                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4062                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4063                  * and per-cpu initialisations
4064                  */
4065                 memmap_pages =
4066                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4067                 if (realsize >= memmap_pages) {
4068                         realsize -= memmap_pages;
4069                         if (memmap_pages)
4070                                 printk(KERN_DEBUG
4071                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4072                                        zone_names[j], memmap_pages);
4073                 } else
4074                         printk(KERN_WARNING
4075                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4076                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4077
4078                 /* Account for reserved pages */
4079                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4080                         realsize -= dma_reserve;
4081                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4082                                         zone_names[0], dma_reserve);
4083                 }
4084
4085                 if (!is_highmem_idx(j))
4086                         nr_kernel_pages += realsize;
4087                 nr_all_pages += realsize;
4088
4089                 zone->spanned_pages = size;
4090                 zone->present_pages = realsize;
4091 #ifdef CONFIG_NUMA
4092                 zone->node = nid;
4093                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4094                                                 / 100;
4095                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4096 #endif
4097                 zone->name = zone_names[j];
4098                 spin_lock_init(&zone->lock);
4099                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4100                 zone_seqlock_init(zone);
4101                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4102
4103                 zone_pcp_init(zone);
4104                 for_each_lru(l) {
4105                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4106                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4107                 }
4108                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4109                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4110                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4111                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4112                 zap_zone_vm_stats(zone);
4113                 zone->flags = 0;
4114                 if (!size)
4115                         continue;
4116
4117                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4118                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4119                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4120                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4121                 BUG_ON(ret);
4122                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4123                 zone_start_pfn += size;
4124         }
4125 }
4126
4127 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4128 {
4129         /* Skip empty nodes */
4130         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4131                 return;
4132
4133 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4134         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4135         if (!pgdat->node_mem_map) {
4136                 unsigned long size, start, end;
4137                 struct page *map;
4138
4139                 /*
4140                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4141                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4142                  * for the buddy allocator to function correctly.
4143                  */
4144                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4145                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4146                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4147                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4148                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4149                 if (!map)
4150                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
4151                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4152         }
4153 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4154         /*
4155          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4156          */
4157         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4158                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4159 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4160                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4161                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4162 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4163         }
4164 #endif
4165 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4166 }
4167
4168 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4169                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4170 {
4171         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4172
4173         pgdat->node_id = nid;
4174         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4175         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4176
4177         alloc_node_mem_map(pgdat);
4178 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4179         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4180                 nid, (unsigned long)pgdat,
4181                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4182 #endif
4183
4184         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4185 }
4186
4187 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4188
4189 #if MAX_NUMNODES > 1
4190 /*
4191  * Figure out the number of possible node ids.
4192  */
4193 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4194 {
4195         unsigned int node;
4196         unsigned int highest = 0;
4197
4198         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4199                 highest = node;
4200         nr_node_ids = highest + 1;
4201 }
4202 #else
4203 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4204 {
4205 }
4206 #endif
4207
4208 /**
4209  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4210  * @nid: The node ID the range resides on
4211  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4212  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4213  *
4214  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4215  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4216  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4217  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4218  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4219  */
4220 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4221                                                 unsigned long end_pfn)
4222 {
4223         int i;
4224
4225         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4226                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4227                         "%d entries of %d used\n",
4228                         nid, start_pfn, end_pfn,
4229                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4230
4231         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4232
4233         /* Merge with existing active regions if possible */
4234         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4235                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4236                         continue;
4237
4238                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4239                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4240                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4241                         return;
4242
4243                 /* Merge forward if suitable */
4244                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4245                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4246                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4247                         return;
4248                 }
4249
4250                 /* Merge backward if suitable */
4251                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4252                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4253                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4254                         return;
4255                 }
4256         }
4257
4258         /* Check that early_node_map is large enough */
4259         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4260                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4261                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4262                 return;
4263         }
4264
4265         early_node_map[i].nid = nid;
4266         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4267         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4268         nr_nodemap_entries = i + 1;
4269 }
4270
4271 /**
4272  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4273  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4274  * @start_pfn: The new PFN of the range
4275  * @end_pfn: The new PFN of the range
4276  *
4277  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4278  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4279  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4280  * range.
4281  */
4282 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4283                                 unsigned long end_pfn)
4284 {
4285         int i, j;
4286         int removed = 0;
4287
4288         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4289                           nid, start_pfn, end_pfn);
4290
4291         /* Find the old active region end and shrink */
4292         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4293                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4294                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4295                         /* clear it */
4296                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4297                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4298                         removed = 1;
4299                         continue;
4300                 }
4301                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4302                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4303                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4304                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4305                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4306                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4307                         continue;
4308                 }
4309                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4310                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4311                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4312                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4313                         continue;
4314                 }
4315         }
4316
4317         if (!removed)
4318                 return;
4319
4320         /* remove the blank ones */
4321         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4322                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4323                         continue;
4324                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4325                         continue;
4326                 /* we found it, get rid of it */
4327                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4328                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4329                                 sizeof(early_node_map[j]));
4330                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4331                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4332                 nr_nodemap_entries--;
4333         }
4334 }
4335
4336 /**
4337  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4338  *
4339  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4340  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4341  * all currently registered regions.
4342  */
4343 void __init remove_all_active_ranges(void)
4344 {
4345         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4346         nr_nodemap_entries = 0;
4347 }
4348
4349 /* Compare two active node_active_regions */
4350 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4351 {
4352         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4353         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4354
4355         /* Done this way to avoid overflows */
4356         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4357                 return 1;
4358         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4359                 return -1;
4360
4361         return 0;
4362 }
4363
4364 /* sort the node_map by start_pfn */
4365 void __init sort_node_map(void)
4366 {
4367         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4368                         sizeof(struct node_active_region),
4369                         cmp_node_active_region, NULL);
4370 }
4371
4372 /* Find the lowest pfn for a node */
4373 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4374 {
4375         int i;
4376         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4377
4378         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4379         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4380                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4381
4382         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4383                 printk(KERN_WARNING
4384                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4385                 return 0;
4386         }
4387
4388         return min_pfn;
4389 }
4390
4391 /**
4392  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4393  *
4394  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4395  * add_active_range().
4396  */
4397 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4398 {
4399         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4400 }
4401
4402 /*
4403  * early_calculate_totalpages()
4404  * Sum pages in active regions for movable zone.
4405  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4406  */
4407 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4408 {
4409         int i;
4410         unsigned long totalpages = 0;
4411
4412         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4413                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4414                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4415                 totalpages += pages;
4416                 if (pages)
4417                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4418         }
4419         return totalpages;
4420 }
4421
4422 /*
4423  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4424  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4425  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4426  * others
4427  */
4428 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4429 {
4430         int i, nid;
4431         unsigned long usable_startpfn;
4432         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4433         /* save the state before borrow the nodemask */
4434         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4435         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4436         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4437
4438         /*
4439          * If movablecore was specified, calculate what size of
4440          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4441          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4442          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4443          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4444          * what movablecore would have allowed.
4445          */
4446         if (required_movablecore) {
4447                 unsigned long corepages;
4448
4449                 /*
4450                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4451                  * was requested by the user
4452                  */
4453                 required_movablecore =
4454                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4455                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4456
4457                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4458         }
4459
4460         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4461         if (!required_kernelcore)
4462                 goto out;
4463
4464         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4465         find_usable_zone_for_movable();
4466         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4467
4468 restart:
4469         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4470         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4471         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4472                 /*
4473                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4474                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4475                  * amount of memory for the kernel
4476                  */
4477                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4478                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4479
4480                 /*
4481                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4482                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4483                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4484                  */
4485                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4486
4487                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4488                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4489                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4490                         unsigned long size_pages;
4491
4492                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4493                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4494                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4495                         if (start_pfn >= end_pfn)
4496                                 continue;
4497
4498                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4499                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4500                                 unsigned long kernel_pages;
4501                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4502                                                                 - start_pfn;
4503
4504                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4505                                                         kernelcore_remaining);
4506                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4507                                                         required_kernelcore);
4508
4509                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4510                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4511
4512                                         /*
4513                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4514                                          * that if we have to rebalance
4515                                          * kernelcore across nodes, we will
4516                                          * not double account here
4517                                          */
4518                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4519                                         continue;
4520                                 }
4521                                 start_pfn = usable_startpfn;
4522                         }
4523
4524                         /*
4525                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4526                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4527                          * number of pages used as kernelcore
4528                          */
4529                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4530                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4531                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4532                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4533
4534                         /*
4535                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4536                          * break if the kernelcore for this node has been
4537                          * satisified
4538                          */
4539                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4540                                                                 size_pages);
4541                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4542                         if (!kernelcore_remaining)
4543                                 break;
4544                 }
4545         }
4546
4547         /*
4548          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4549          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4550          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4551          * satisified
4552          */
4553         usable_nodes--;
4554         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4555                 goto restart;
4556
4557         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4558         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4559                 zone_movable_pfn[nid] =
4560                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4561
4562 out:
4563         /* restore the node_state */
4564         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4565 }
4566
4567 /* Any regular memory on that node ? */
4568 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4569 {
4570 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4571         enum zone_type zone_type;
4572
4573         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4574                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4575                 if (zone->present_pages)
4576                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4577         }
4578 #endif
4579 }
4580
4581 /**
4582  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4583  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4584  *
4585  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4586  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4587  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4588  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4589  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4590  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4591  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4592  * at arch_max_dma_pfn.
4593  */
4594 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4595 {
4596         unsigned long nid;
4597         int i;
4598
4599         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4600         sort_node_map();
4601
4602         /* Record where the zone boundaries are */
4603         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4604                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4605         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4606                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4607         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4608         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4609         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4610                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4611                         continue;
4612                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4613                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4614                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4615                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4616         }
4617         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4618         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4619
4620         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4621         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4622         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4623
4624         /* Print out the zone ranges */
4625         printk("Zone PFN ranges:\n");
4626         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4627                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4628                         continue;
4629                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4630                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4631                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4632                         printk("empty\n");
4633                 else
4634                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4635                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4636                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4637         }
4638
4639         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4640         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4641         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4642                 if (zone_movable_pfn[i])
4643                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4644         }
4645
4646         /* Print out the early_node_map[] */
4647         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4648         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4649                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4650                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4651                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4652
4653         /* Initialise every node */
4654         mminit_verify_pageflags_layout();
4655         setup_nr_node_ids();
4656         for_each_online_node(nid) {
4657                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4658                 free_area_init_node(nid, NULL,
4659                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4660
4661                 /* Any memory on that node */
4662                 if (pgdat->node_present_pages)
4663                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4664                 check_for_regular_memory(pgdat);
4665         }
4666 }
4667
4668 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4669 {
4670         unsigned long long coremem;
4671         if (!p)
4672                 return -EINVAL;
4673
4674         coremem = memparse(p, &p);
4675         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4676
4677         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4678         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4679
4680         return 0;
4681 }
4682
4683 /*
4684  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4685  * cannot be reclaimed or migrated.
4686  */
4687 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4688 {
4689         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4690 }
4691
4692 /*
4693  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4694  * can be reclaimed or migrated.
4695  */
4696 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4697 {
4698         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4699 }
4700
4701 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4702 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4703
4704 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4705
4706 /**
4707  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4708  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4709  *
4710  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4711  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4712  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4713  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4714  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4715  * smaller per-cpu batchsize.
4716  */
4717 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4718 {
4719         dma_reserve = new_dma_reserve;
4720 }
4721
4722 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4723 struct pglist_data __refdata contig_page_data = {
4724 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
4725  .bdata = &bootmem_node_data[0]
4726 #endif
4727  };
4728 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4729 #endif
4730
4731 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4732 {
4733         free_area_init_node(0, zones_size,
4734                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4735 }
4736
4737 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4738                                  unsigned long action, void *hcpu)
4739 {
4740         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4741
4742         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4743                 drain_pages(cpu);
4744
4745                 /*
4746                  * Spill the event counters of the dead processor
4747                  * into the current processors event counters.
4748                  * This artificially elevates the count of the current
4749                  * processor.
4750                  */
4751                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4752
4753                 /*
4754                  * Zero the differential counters of the dead processor
4755                  * so that the vm statistics are consistent.
4756                  *
4757                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4758                  * race with what we are doing.
4759                  */
4760                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4761         }
4762         return NOTIFY_OK;
4763 }
4764
4765 void __init page_alloc_init(void)
4766 {
4767         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4768 }
4769
4770 /*
4771  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4772  *      or min_free_kbytes changes.
4773  */
4774 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4775 {
4776         struct pglist_data *pgdat;
4777         unsigned long reserve_pages = 0;
4778         enum zone_type i, j;
4779
4780         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4781                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4782                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4783                         unsigned long max = 0;
4784
4785                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4786                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4787                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4788                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4789                         }
4790
4791                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4792                         max += high_wmark_pages(zone);
4793
4794                         if (max > zone->present_pages)
4795                                 max = zone->present_pages;
4796                         reserve_pages += max;
4797                 }
4798         }
4799         totalreserve_pages = reserve_pages;
4800 }
4801
4802 /*
4803  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4804  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4805  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4806  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4807  */
4808 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4809 {
4810         struct pglist_data *pgdat;
4811         enum zone_type j, idx;
4812
4813         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4814                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4815                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4816                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4817
4818                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4819
4820                         idx = j;
4821                         while (idx) {
4822                                 struct zone *lower_zone;
4823
4824                                 idx--;
4825
4826                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4827                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4828
4829                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4830                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4831                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4832                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4833                         }
4834                 }
4835         }
4836
4837         /* update totalreserve_pages */
4838         calculate_totalreserve_pages();
4839 }
4840
4841 /**
4842  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4843  * or when memory is hot-{added|removed}
4844  *
4845  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4846  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4847  */
4848 void setup_per_zone_wmarks(void)
4849 {
4850         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4851         unsigned long lowmem_pages = 0;
4852         struct zone *zone;
4853         unsigned long flags;
4854
4855         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4856         for_each_zone(zone) {
4857                 if (!is_highmem(zone))
4858                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4859         }
4860
4861         for_each_zone(zone) {
4862                 u64 tmp;
4863
4864                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4865                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4866                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4867                 if (is_highmem(zone)) {
4868                         /*
4869                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4870                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4871                          * value here.
4872                          *
4873                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4874                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4875                          * not be capped for highmem.
4876                          */
4877                         int min_pages;
4878
4879                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4880                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4881                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4882                         if (min_pages > 128)
4883                                 min_pages = 128;
4884                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4885                 } else {
4886                         /*
4887                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4888                          * proportionate to the zone's size.
4889                          */
4890                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4891                 }
4892
4893                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4894                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4895                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4896                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4897         }
4898
4899         /* update totalreserve_pages */
4900         calculate_totalreserve_pages();
4901 }
4902
4903 /*
4904  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4905  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4906  * to be referenced again before it is swapped out.
4907  *
4908  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4909  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4910  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4911  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4912  *
4913  * total     target    max
4914  * memory    ratio     inactive anon
4915  * -------------------------------------
4916  *   10MB       1         5MB
4917  *  100MB       1        50MB
4918  *    1GB       3       250MB
4919  *   10GB      10       0.9GB
4920  *  100GB      31         3GB
4921  *    1TB     101        10GB
4922  *   10TB     320        32GB
4923  */
4924 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4925 {
4926         unsigned int gb, ratio;
4927
4928         /* Zone size in gigabytes */
4929         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4930         if (gb)
4931                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4932         else
4933                 ratio = 1;
4934
4935         zone->inactive_ratio = ratio;
4936 }
4937
4938 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4939 {
4940         struct zone *zone;
4941
4942         for_each_zone(zone)
4943                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4944 }
4945
4946 /*
4947  * Initialise min_free_kbytes.
4948  *
4949  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4950  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4951  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4952  *
4953  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4954  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4955  *
4956  * which yields
4957  *
4958  * 16MB:        512k
4959  * 32MB:        724k
4960  * 64MB:        1024k
4961  * 128MB:       1448k
4962  * 256MB:       2048k
4963  * 512MB:       2896k
4964  * 1024MB:      4096k
4965  * 2048MB:      5792k
4966  * 4096MB:      8192k
4967  * 8192MB:      11584k
4968  * 16384MB:     16384k
4969  */
4970 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4971 {
4972         unsigned long lowmem_kbytes;
4973
4974         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4975
4976         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4977         if (min_free_kbytes < 128)
4978                 min_free_kbytes = 128;
4979         if (min_free_kbytes > 65536)
4980                 min_free_kbytes = 65536;
4981         setup_per_zone_wmarks();
4982         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4983         setup_per_zone_inactive_ratio();
4984         return 0;
4985 }
4986 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4987
4988 /*
4989  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4990  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4991  *      changes.
4992  */
4993 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4994         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4995 {
4996         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
4997         if (write)
4998                 setup_per_zone_wmarks();
4999         return 0;
5000 }
5001
5002 #ifdef CONFIG_NUMA
5003 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5004         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5005 {
5006         struct zone *zone;
5007         int rc;
5008
5009         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5010         if (rc)
5011                 return rc;
5012
5013         for_each_zone(zone)
5014                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5015                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5016         return 0;
5017 }
5018
5019 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5020         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5021 {
5022         struct zone *zone;
5023         int rc;
5024
5025         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5026         if (rc)
5027                 return rc;
5028
5029         for_each_zone(zone)
5030                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5031                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5032         return 0;
5033 }
5034 #endif
5035
5036 /*
5037  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5038  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5039  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5040  *
5041  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5042  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5043  * if in function of the boot time zone sizes.
5044  */
5045 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5046         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5047 {
5048         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5049         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5050         return 0;
5051 }
5052
5053 /*
5054  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5055  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5056  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5057  */
5058
5059 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5060         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5061 {
5062         struct zone *zone;
5063         unsigned int cpu;
5064         int ret;
5065
5066         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5067         if (!write || (ret == -EINVAL))
5068                 return ret;
5069         for_each_populated_zone(zone) {
5070                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5071                         unsigned long  high;
5072                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5073                         setup_pagelist_highmark(
5074                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5075                 }
5076         }
5077         return 0;
5078 }
5079
5080 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5081
5082 #ifdef CONFIG_NUMA
5083 static int __init set_hashdist(char *str)
5084 {
5085         if (!str)
5086                 return 0;
5087         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5088         return 1;
5089 }
5090 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5091 #endif
5092
5093 /*
5094  * allocate a large system hash table from bootmem
5095  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5096  *   quantity of entries
5097  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5098  */
5099 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5100                                      unsigned long bucketsize,
5101                                      unsigned long numentries,
5102                                      int scale,
5103                                      int flags,
5104                                      unsigned int *_hash_shift,
5105                                      unsigned int *_hash_mask,
5106                                      unsigned long limit)
5107 {
5108         unsigned long long max = limit;
5109         unsigned long log2qty, size;
5110         void *table = NULL;
5111
5112         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5113         if (!numentries) {
5114                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5115                 numentries = nr_kernel_pages;
5116                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5117                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5118                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5119
5120                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5121                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5122                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5123                 else
5124                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5125
5126                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5127                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5128                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5129                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5130                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5131                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5132                                 BUG_ON(!numentries);
5133                         }
5134                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5135                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5136         }
5137         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5138
5139         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5140         if (max == 0) {
5141                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5142                 do_div(max, bucketsize);
5143         }
5144
5145         if (numentries > max)
5146                 numentries = max;
5147
5148         log2qty = ilog2(numentries);
5149
5150         do {
5151                 size = bucketsize << log2qty;
5152                 if (flags & HASH_EARLY)
5153                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5154                 else if (hashdist)
5155                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5156                 else {
5157                         /*
5158                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5159                          * some pages at the end of hash table which
5160                          * alloc_pages_exact() automatically does
5161                          */
5162                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5163                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5164                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5165                         }
5166                 }
5167         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5168
5169         if (!table)
5170                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5171
5172         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
5173                tablename,
5174                (1U << log2qty),
5175                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5176                size);
5177
5178         if (_hash_shift)
5179                 *_hash_shift = log2qty;
5180         if (_hash_mask)
5181                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5182
5183         return table;
5184 }
5185
5186 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5187 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5188                                                         unsigned long pfn)
5189 {
5190 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5191         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5192 #else
5193         return zone->pageblock_flags;
5194 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5195 }
5196
5197 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5198 {
5199 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5200         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5201         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5202 #else
5203         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5204         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5205 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5206 }
5207
5208 /**
5209  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5210  * @page: The page within the block of interest
5211  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5212  * @end_bitidx: The last bit of interest
5213  * returns pageblock_bits flags
5214  */
5215 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5216                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5217 {
5218         struct zone *zone;
5219         unsigned long *bitmap;
5220         unsigned long pfn, bitidx;
5221         unsigned long flags = 0;
5222         unsigned long value = 1;
5223
5224         zone = page_zone(page);
5225         pfn = page_to_pfn(page);
5226         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5227         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5228
5229         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5230                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5231                         flags |= value;
5232
5233         return flags;
5234 }
5235
5236 /**
5237  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5238  * @page: The page within the block of interest
5239  * @start_bitidx: The first bit of interest
5240  * @end_bitidx: The last bit of interest
5241  * @flags: The flags to set
5242  */
5243 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5244                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5245 {
5246         struct zone *zone;
5247         unsigned long *bitmap;
5248         unsigned long pfn, bitidx;
5249         unsigned long value = 1;
5250
5251         zone = page_zone(page);
5252         pfn = page_to_pfn(page);
5253         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5254         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5255         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5256         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5257
5258         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5259                 if (flags & value)
5260                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5261                 else
5262                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5263 }
5264
5265 /*
5266  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5267  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5268  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5269  */
5270
5271 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5272 {
5273         struct zone *zone;
5274         struct page *curr_page;
5275         unsigned long flags, pfn, iter;
5276         unsigned long immobile = 0;
5277         struct memory_isolate_notify arg;
5278         int notifier_ret;
5279         int ret = -EBUSY;
5280         int zone_idx;
5281
5282         zone = page_zone(page);
5283         zone_idx = zone_idx(zone);
5284
5285         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5286         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE ||
5287             zone_idx == ZONE_MOVABLE) {
5288                 ret = 0;
5289                 goto out;
5290         }
5291
5292         pfn = page_to_pfn(page);
5293         arg.start_pfn = pfn;
5294         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5295         arg.pages_found = 0;
5296
5297         /*
5298          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5299          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5300          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5301          * number of pages in a range that are held by the balloon
5302          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5303          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5304          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5305          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5306          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5307          */
5308         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5309         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5310         if (notifier_ret || !arg.pages_found)
5311                 goto out;
5312
5313         for (iter = pfn; iter < (pfn + pageblock_nr_pages); iter++) {
5314                 if (!pfn_valid_within(pfn))
5315                         continue;
5316
5317                 curr_page = pfn_to_page(iter);
5318                 if (!page_count(curr_page) || PageLRU(curr_page))
5319                         continue;
5320
5321                 immobile++;
5322         }
5323
5324         if (arg.pages_found == immobile)
5325                 ret = 0;
5326
5327 out:
5328         if (!ret) {
5329                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5330                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5331         }
5332
5333         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5334         if (!ret)
5335                 drain_all_pages();
5336         return ret;
5337 }
5338
5339 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5340 {
5341         struct zone *zone;
5342         unsigned long flags;
5343         zone = page_zone(page);
5344         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5345         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5346                 goto out;
5347         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5348         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5349 out:
5350         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5351 }
5352
5353 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5354 /*
5355  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5356  */
5357 void
5358 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5359 {
5360         struct page *page;
5361         struct zone *zone;
5362         int order, i;
5363         unsigned long pfn;
5364         unsigned long flags;
5365         /* find the first valid pfn */
5366         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5367                 if (pfn_valid(pfn))
5368                         break;
5369         if (pfn == end_pfn)
5370                 return;
5371         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5372         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5373         pfn = start_pfn;
5374         while (pfn < end_pfn) {
5375                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5376                         pfn++;
5377                         continue;
5378                 }
5379                 page = pfn_to_page(pfn);
5380                 BUG_ON(page_count(page));
5381                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5382                 order = page_order(page);
5383 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5384                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5385                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5386 #endif
5387                 list_del(&page->lru);
5388                 rmv_page_order(page);
5389                 zone->free_area[order].nr_free--;
5390                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5391                                       - (1UL << order));
5392                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5393                         SetPageReserved((page+i));
5394                 pfn += (1 << order);
5395         }
5396         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5397 }
5398 #endif
5399
5400 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5401 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5402 {
5403         struct zone *zone = page_zone(page);
5404         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5405         unsigned long flags;
5406         int order;
5407
5408         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5409         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5410                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5411
5412                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5413                         break;
5414         }
5415         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5416
5417         return order < MAX_ORDER;
5418 }
5419 #endif
5420
5421 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5422         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5423         {1UL << PG_error,               "error"         },
5424         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5425         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5426         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5427         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5428         {1UL << PG_active,              "active"        },
5429         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5430         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5431         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5432         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5433         {1UL << PG_private,             "private"       },
5434         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5435         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5436 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5437         {1UL << PG_head,                "head"          },
5438         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5439 #else
5440         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5441 #endif
5442         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5443         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5444         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5445         {1UL << PG_buddy,               "buddy"         },
5446         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5447         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5448 #ifdef CONFIG_MMU
5449         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5450 #endif
5451 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5452         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5453 #endif
5454 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5455         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5456 #endif
5457         {-1UL,                          NULL            },
5458 };
5459
5460 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5461 {
5462         const char *delim = "";
5463         unsigned long mask;
5464         int i;
5465
5466         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5467
5468         /* remove zone id */
5469         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5470
5471         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5472
5473                 mask = pageflag_names[i].mask;
5474                 if ((flags & mask) != mask)
5475                         continue;
5476
5477                 flags &= ~mask;
5478                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5479                 delim = "|";
5480         }
5481
5482         /* check for left over flags */
5483         if (flags)
5484                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5485
5486         printk(")\n");
5487 }
5488
5489 void dump_page(struct page *page)
5490 {
5491         printk(KERN_ALERT
5492                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5493                 page, page_count(page), page_mapcount(page),
5494                 page->mapping, page->index);
5495         dump_page_flags(page->flags);
5496 }