cd0c95c6cc9e13763e5a0b2c64487e1ceab333bb
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/memory.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/ftrace_event.h>
58 #include <linux/memcontrol.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62 #include <asm/div64.h>
63 #include "internal.h"
64
65 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
66 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
67 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
68 #endif
69
70 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
71 /*
72  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
73  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
74  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
75  * defined in <linux/topology.h>.
76  */
77 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
79 #endif
80
81 /*
82  * Array of node states.
83  */
84 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
85         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
86         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
87 #ifndef CONFIG_NUMA
88         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
90         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #endif
92         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif  /* NUMA */
94 };
95 EXPORT_SYMBOL(node_states);
96
97 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
98 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
99 int percpu_pagelist_fraction;
100 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
101
102 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
103 /*
104  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
105  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
106  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
107  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
108  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
109  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
110  */
111
112 static gfp_t saved_gfp_mask;
113
114 void pm_restore_gfp_mask(void)
115 {
116         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
117         if (saved_gfp_mask) {
118                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
119                 saved_gfp_mask = 0;
120         }
121 }
122
123 void pm_restrict_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         WARN_ON(saved_gfp_mask);
127         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
128         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
129 }
130 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
131
132 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
133 int pageblock_order __read_mostly;
134 #endif
135
136 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
137
138 /*
139  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
140  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
141  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
142  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
143  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
144  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
145  *
146  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
147  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
148  */
149 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
150 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
151          256,
152 #endif
153 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
154          256,
155 #endif
156 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
157          32,
158 #endif
159          32,
160 };
161
162 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
163
164 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
165 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
166          "DMA",
167 #endif
168 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
169          "DMA32",
170 #endif
171          "Normal",
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          "HighMem",
174 #endif
175          "Movable",
176 };
177
178 int min_free_kbytes = 1024;
179
180 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
181 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
182 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
183
184 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
185 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
186 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
187 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
188 static unsigned long __initdata required_movablecore;
189 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
190
191 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
192 int movable_zone;
193 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
194 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
195
196 #if MAX_NUMNODES > 1
197 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
198 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
199 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
200 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
201 #endif
202
203 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
204
205 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
206 {
207
208         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
209                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
210
211         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
212                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
213 }
214
215 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
216
217 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
218 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
219 {
220         int ret = 0;
221         unsigned seq;
222         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
223
224         do {
225                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
226                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
227                         ret = 1;
228                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
229                         ret = 1;
230         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
231
232         return ret;
233 }
234
235 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
236 {
237         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
238                 return 0;
239         if (zone != page_zone(page))
240                 return 0;
241
242         return 1;
243 }
244 /*
245  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
246  */
247 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
248 {
249         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
250                 return 1;
251         if (!page_is_consistent(zone, page))
252                 return 1;
253
254         return 0;
255 }
256 #else
257 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
258 {
259         return 0;
260 }
261 #endif
262
263 static void bad_page(struct page *page)
264 {
265         static unsigned long resume;
266         static unsigned long nr_shown;
267         static unsigned long nr_unshown;
268
269         /* Don't complain about poisoned pages */
270         if (PageHWPoison(page)) {
271                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
272                 return;
273         }
274
275         /*
276          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
277          * or allow a steady drip of one report per second.
278          */
279         if (nr_shown == 60) {
280                 if (time_before(jiffies, resume)) {
281                         nr_unshown++;
282                         goto out;
283                 }
284                 if (nr_unshown) {
285                         printk(KERN_ALERT
286                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
287                                 nr_unshown);
288                         nr_unshown = 0;
289                 }
290                 nr_shown = 0;
291         }
292         if (nr_shown++ == 0)
293                 resume = jiffies + 60 * HZ;
294
295         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
296                 current->comm, page_to_pfn(page));
297         dump_page(page);
298
299         print_modules();
300         dump_stack();
301 out:
302         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
303         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
304         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
305 }
306
307 /*
308  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
309  *
310  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
311  *
312  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
313  *
314  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
315  * pointing at the head page.
316  *
317  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
318  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
319  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
320  */
321
322 static void free_compound_page(struct page *page)
323 {
324         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
325 }
326
327 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
328 {
329         int i;
330         int nr_pages = 1 << order;
331
332         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
333         set_compound_order(page, order);
334         __SetPageHead(page);
335         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
336                 struct page *p = page + i;
337                 __SetPageTail(p);
338                 set_page_count(p, 0);
339                 p->first_page = page;
340         }
341 }
342
343 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
344 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
345 {
346         int i;
347         int nr_pages = 1 << order;
348         int bad = 0;
349
350         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
351             unlikely(!PageHead(page))) {
352                 bad_page(page);
353                 bad++;
354         }
355
356         __ClearPageHead(page);
357
358         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
359                 struct page *p = page + i;
360
361                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
362                         bad_page(page);
363                         bad++;
364                 }
365                 __ClearPageTail(p);
366         }
367
368         return bad;
369 }
370
371 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
372 {
373         int i;
374
375         /*
376          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
377          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
378          */
379         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
380         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
381                 clear_highpage(page + i);
382 }
383
384 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
385 {
386         set_page_private(page, order);
387         __SetPageBuddy(page);
388 }
389
390 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
391 {
392         __ClearPageBuddy(page);
393         set_page_private(page, 0);
394 }
395
396 /*
397  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
398  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
399  *
400  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
401  * the following equation:
402  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
403  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
404  * 1 buddy is #10:
405  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
406  *
407  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
408  * satisfies the following equation:
409  *     P = B & ~(1 << O)
410  *
411  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
412  */
413 static inline unsigned long
414 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
415 {
416         return page_idx ^ (1 << order);
417 }
418
419 /*
420  * This function checks whether a page is free && is the buddy
421  * we can do coalesce a page and its buddy if
422  * (a) the buddy is not in a hole &&
423  * (b) the buddy is in the buddy system &&
424  * (c) a page and its buddy have the same order &&
425  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
426  *
427  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
428  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
429  *
430  * For recording page's order, we use page_private(page).
431  */
432 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
433                                                                 int order)
434 {
435         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
436                 return 0;
437
438         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
439                 return 0;
440
441         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
442                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
443                 return 1;
444         }
445         return 0;
446 }
447
448 /*
449  * Freeing function for a buddy system allocator.
450  *
451  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
452  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
453  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
454  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
455  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
456  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
457  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
458  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
459  * parts of the VM system.
460  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
461  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
462  * order is recorded in page_private(page) field.
463  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
464  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
465  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
466  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
467  * triggers coalescing into a block of larger size.            
468  *
469  * -- wli
470  */
471
472 static inline void __free_one_page(struct page *page,
473                 struct zone *zone, unsigned int order,
474                 int migratetype)
475 {
476         unsigned long page_idx;
477         unsigned long combined_idx;
478         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
479         struct page *buddy;
480
481         if (unlikely(PageCompound(page)))
482                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
483                         return;
484
485         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
486
487         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
488
489         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
490         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
491
492         while (order < MAX_ORDER-1) {
493                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
494                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
495                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
496                         break;
497
498                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
499                 list_del(&buddy->lru);
500                 zone->free_area[order].nr_free--;
501                 rmv_page_order(buddy);
502                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
503                 page = page + (combined_idx - page_idx);
504                 page_idx = combined_idx;
505                 order++;
506         }
507         set_page_order(page, order);
508
509         /*
510          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
511          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
512          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
513          * that is happening, add the free page to the tail of the list
514          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
515          * as a higher order page
516          */
517         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
518                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
519                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
520                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
521                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
522                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
523                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
524                         list_add_tail(&page->lru,
525                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
526                         goto out;
527                 }
528         }
529
530         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
531 out:
532         zone->free_area[order].nr_free++;
533 }
534
535 /*
536  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
537  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
538  * free_pages_check() will verify...
539  */
540 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
541 {
542         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
543         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
544 }
545
546 static inline int free_pages_check(struct page *page)
547 {
548         if (unlikely(page_mapcount(page) |
549                 (page->mapping != NULL)  |
550                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
551                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
552                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
553                 bad_page(page);
554                 return 1;
555         }
556         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
557                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
558         return 0;
559 }
560
561 /*
562  * Frees a number of pages from the PCP lists
563  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
564  * count is the number of pages to free.
565  *
566  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
567  * see if this freeing clears that state.
568  *
569  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
570  * pinned" detection logic.
571  */
572 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
573                                         struct per_cpu_pages *pcp)
574 {
575         int migratetype = 0;
576         int batch_free = 0;
577         int to_free = count;
578
579         spin_lock(&zone->lock);
580         zone->all_unreclaimable = 0;
581         zone->pages_scanned = 0;
582
583         while (to_free) {
584                 struct page *page;
585                 struct list_head *list;
586
587                 /*
588                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
589                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
590                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
591                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
592                  * lists
593                  */
594                 do {
595                         batch_free++;
596                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
597                                 migratetype = 0;
598                         list = &pcp->lists[migratetype];
599                 } while (list_empty(list));
600
601                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
602                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
603                         batch_free = to_free;
604
605                 do {
606                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
607                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
608                         list_del(&page->lru);
609                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
610                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
611                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
612                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
613         }
614         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
615         spin_unlock(&zone->lock);
616 }
617
618 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
619                                 int migratetype)
620 {
621         spin_lock(&zone->lock);
622         zone->all_unreclaimable = 0;
623         zone->pages_scanned = 0;
624
625         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
626         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
627         spin_unlock(&zone->lock);
628 }
629
630 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
631 {
632         int i;
633         int bad = 0;
634
635         trace_mm_page_free_direct(page, order);
636         kmemcheck_free_shadow(page, order);
637
638         if (PageAnon(page))
639                 page->mapping = NULL;
640         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
641                 bad += free_pages_check(page + i);
642         if (bad)
643                 return false;
644
645         if (!PageHighMem(page)) {
646                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
647                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
648                                            PAGE_SIZE << order);
649         }
650         arch_free_page(page, order);
651         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
652
653         return true;
654 }
655
656 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
657 {
658         unsigned long flags;
659         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
660
661         if (!free_pages_prepare(page, order))
662                 return;
663
664         local_irq_save(flags);
665         if (unlikely(wasMlocked))
666                 free_page_mlock(page);
667         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
668         free_one_page(page_zone(page), page, order,
669                                         get_pageblock_migratetype(page));
670         local_irq_restore(flags);
671 }
672
673 /*
674  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
675  */
676 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
677 {
678         if (order == 0) {
679                 __ClearPageReserved(page);
680                 set_page_count(page, 0);
681                 set_page_refcounted(page);
682                 __free_page(page);
683         } else {
684                 int loop;
685
686                 prefetchw(page);
687                 for (loop = 0; loop < (1 << order); loop++) {
688                         struct page *p = &page[loop];
689
690                         if (loop + 1 < (1 << order))
691                                 prefetchw(p + 1);
692                         __ClearPageReserved(p);
693                         set_page_count(p, 0);
694                 }
695
696                 set_page_refcounted(page);
697                 __free_pages(page, order);
698         }
699 }
700
701
702 /*
703  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
704  * Please do not alter this order without good reasons and regression
705  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
706  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
707  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
708  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
709  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
710  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
711  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
712  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
713  *
714  * -- wli
715  */
716 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
717         int low, int high, struct free_area *area,
718         int migratetype)
719 {
720         unsigned long size = 1 << high;
721
722         while (high > low) {
723                 area--;
724                 high--;
725                 size >>= 1;
726                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
727                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
728                 area->nr_free++;
729                 set_page_order(&page[size], high);
730         }
731 }
732
733 /*
734  * This page is about to be returned from the page allocator
735  */
736 static inline int check_new_page(struct page *page)
737 {
738         if (unlikely(page_mapcount(page) |
739                 (page->mapping != NULL)  |
740                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
741                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
742                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
743                 bad_page(page);
744                 return 1;
745         }
746         return 0;
747 }
748
749 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
750 {
751         int i;
752
753         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
754                 struct page *p = page + i;
755                 if (unlikely(check_new_page(p)))
756                         return 1;
757         }
758
759         set_page_private(page, 0);
760         set_page_refcounted(page);
761
762         arch_alloc_page(page, order);
763         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
764
765         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
766                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
767
768         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
769                 prep_compound_page(page, order);
770
771         return 0;
772 }
773
774 /*
775  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
776  * the smallest available page from the freelists
777  */
778 static inline
779 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
780                                                 int migratetype)
781 {
782         unsigned int current_order;
783         struct free_area * area;
784         struct page *page;
785
786         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
787         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
788                 area = &(zone->free_area[current_order]);
789                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
790                         continue;
791
792                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
793                                                         struct page, lru);
794                 list_del(&page->lru);
795                 rmv_page_order(page);
796                 area->nr_free--;
797                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
798                 return page;
799         }
800
801         return NULL;
802 }
803
804
805 /*
806  * This array describes the order lists are fallen back to when
807  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
808  */
809 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
810         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
811         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
812         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
813         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
814 };
815
816 /*
817  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
818  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
819  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
820  */
821 static int move_freepages(struct zone *zone,
822                           struct page *start_page, struct page *end_page,
823                           int migratetype)
824 {
825         struct page *page;
826         unsigned long order;
827         int pages_moved = 0;
828
829 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
830         /*
831          * page_zone is not safe to call in this context when
832          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
833          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
834          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
835          * grouping pages by mobility
836          */
837         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
838 #endif
839
840         for (page = start_page; page <= end_page;) {
841                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
842                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
843
844                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
845                         page++;
846                         continue;
847                 }
848
849                 if (!PageBuddy(page)) {
850                         page++;
851                         continue;
852                 }
853
854                 order = page_order(page);
855                 list_move(&page->lru,
856                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
857                 page += 1 << order;
858                 pages_moved += 1 << order;
859         }
860
861         return pages_moved;
862 }
863
864 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
865                                 int migratetype)
866 {
867         unsigned long start_pfn, end_pfn;
868         struct page *start_page, *end_page;
869
870         start_pfn = page_to_pfn(page);
871         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
872         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
873         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
874         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
875
876         /* Do not cross zone boundaries */
877         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
878                 start_page = page;
879         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
880                 return 0;
881
882         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
883 }
884
885 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
886                                         int start_order, int migratetype)
887 {
888         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
889
890         while (nr_pageblocks--) {
891                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
892                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
893         }
894 }
895
896 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
897 static inline struct page *
898 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
899 {
900         struct free_area * area;
901         int current_order;
902         struct page *page;
903         int migratetype, i;
904
905         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
906         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
907                                                 --current_order) {
908                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
909                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
910
911                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
912                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
913                                 continue;
914
915                         area = &(zone->free_area[current_order]);
916                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
917                                 continue;
918
919                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
920                                         struct page, lru);
921                         area->nr_free--;
922
923                         /*
924                          * If breaking a large block of pages, move all free
925                          * pages to the preferred allocation list. If falling
926                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
927                          * aggressive about taking ownership of free pages
928                          */
929                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
930                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
931                                         page_group_by_mobility_disabled) {
932                                 unsigned long pages;
933                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
934                                                                 start_migratetype);
935
936                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
937                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
938                                                 page_group_by_mobility_disabled)
939                                         set_pageblock_migratetype(page,
940                                                                 start_migratetype);
941
942                                 migratetype = start_migratetype;
943                         }
944
945                         /* Remove the page from the freelists */
946                         list_del(&page->lru);
947                         rmv_page_order(page);
948
949                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
950                         if (current_order >= pageblock_order)
951                                 change_pageblock_range(page, current_order,
952                                                         start_migratetype);
953
954                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
955
956                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
957                                 start_migratetype, migratetype);
958
959                         return page;
960                 }
961         }
962
963         return NULL;
964 }
965
966 /*
967  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
968  * Call me with the zone->lock already held.
969  */
970 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
971                                                 int migratetype)
972 {
973         struct page *page;
974
975 retry_reserve:
976         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
977
978         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
979                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
980
981                 /*
982                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
983                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
984                  * and we want just one call site
985                  */
986                 if (!page) {
987                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
988                         goto retry_reserve;
989                 }
990         }
991
992         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
993         return page;
994 }
995
996 /* 
997  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
998  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
999  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1000  */
1001 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1002                         unsigned long count, struct list_head *list,
1003                         int migratetype, int cold)
1004 {
1005         int i;
1006         
1007         spin_lock(&zone->lock);
1008         for (i = 0; i < count; ++i) {
1009                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1010                 if (unlikely(page == NULL))
1011                         break;
1012
1013                 /*
1014                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1015                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1016                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1017                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1018                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1019                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1020                  * properly.
1021                  */
1022                 if (likely(cold == 0))
1023                         list_add(&page->lru, list);
1024                 else
1025                         list_add_tail(&page->lru, list);
1026                 set_page_private(page, migratetype);
1027                 list = &page->lru;
1028         }
1029         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1030         spin_unlock(&zone->lock);
1031         return i;
1032 }
1033
1034 #ifdef CONFIG_NUMA
1035 /*
1036  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1037  * currently executing processor on remote nodes after they have
1038  * expired.
1039  *
1040  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1041  * a single processor.
1042  */
1043 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1044 {
1045         unsigned long flags;
1046         int to_drain;
1047
1048         local_irq_save(flags);
1049         if (pcp->count >= pcp->batch)
1050                 to_drain = pcp->batch;
1051         else
1052                 to_drain = pcp->count;
1053         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1054         pcp->count -= to_drain;
1055         local_irq_restore(flags);
1056 }
1057 #endif
1058
1059 /*
1060  * Drain pages of the indicated processor.
1061  *
1062  * The processor must either be the current processor and the
1063  * thread pinned to the current processor or a processor that
1064  * is not online.
1065  */
1066 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1067 {
1068         unsigned long flags;
1069         struct zone *zone;
1070
1071         for_each_populated_zone(zone) {
1072                 struct per_cpu_pageset *pset;
1073                 struct per_cpu_pages *pcp;
1074
1075                 local_irq_save(flags);
1076                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1077
1078                 pcp = &pset->pcp;
1079                 if (pcp->count) {
1080                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1081                         pcp->count = 0;
1082                 }
1083                 local_irq_restore(flags);
1084         }
1085 }
1086
1087 /*
1088  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1089  */
1090 void drain_local_pages(void *arg)
1091 {
1092         drain_pages(smp_processor_id());
1093 }
1094
1095 /*
1096  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1097  */
1098 void drain_all_pages(void)
1099 {
1100         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1101 }
1102
1103 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1104
1105 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1106 {
1107         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1108         unsigned long flags;
1109         int order, t;
1110         struct list_head *curr;
1111
1112         if (!zone->spanned_pages)
1113                 return;
1114
1115         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1116
1117         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1118         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1119                 if (pfn_valid(pfn)) {
1120                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1121
1122                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1123                                 swsusp_unset_page_free(page);
1124                 }
1125
1126         for_each_migratetype_order(order, t) {
1127                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1128                         unsigned long i;
1129
1130                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1131                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1132                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1133                 }
1134         }
1135         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1136 }
1137 #endif /* CONFIG_PM */
1138
1139 /*
1140  * Free a 0-order page
1141  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1142  */
1143 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1144 {
1145         struct zone *zone = page_zone(page);
1146         struct per_cpu_pages *pcp;
1147         unsigned long flags;
1148         int migratetype;
1149         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1150
1151         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1152                 return;
1153
1154         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1155         set_page_private(page, migratetype);
1156         local_irq_save(flags);
1157         if (unlikely(wasMlocked))
1158                 free_page_mlock(page);
1159         __count_vm_event(PGFREE);
1160
1161         /*
1162          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1163          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1164          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1165          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1166          * excessively into the page allocator
1167          */
1168         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1169                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1170                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1171                         goto out;
1172                 }
1173                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1174         }
1175
1176         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1177         if (cold)
1178                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1179         else
1180                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1181         pcp->count++;
1182         if (pcp->count >= pcp->high) {
1183                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1184                 pcp->count -= pcp->batch;
1185         }
1186
1187 out:
1188         local_irq_restore(flags);
1189 }
1190
1191 /*
1192  * Free a list of 0-order pages
1193  */
1194 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1195 {
1196         struct page *page, *next;
1197
1198         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1199                 trace_mm_pagevec_free(page, cold);
1200                 free_hot_cold_page(page, cold);
1201         }
1202 }
1203
1204 /*
1205  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1206  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1207  * Each sub-page must be freed individually.
1208  *
1209  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1210  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1211  */
1212 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1213 {
1214         int i;
1215
1216         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1217         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1218
1219 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1220         /*
1221          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1222          * otherwise free the whole shadow.
1223          */
1224         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1225                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1226 #endif
1227
1228         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1229                 set_page_refcounted(page + i);
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1234  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1235  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1236  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1237  * are enabled.
1238  *
1239  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1240  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1241  */
1242 int split_free_page(struct page *page)
1243 {
1244         unsigned int order;
1245         unsigned long watermark;
1246         struct zone *zone;
1247
1248         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1249
1250         zone = page_zone(page);
1251         order = page_order(page);
1252
1253         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1254         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1255         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1256                 return 0;
1257
1258         /* Remove page from free list */
1259         list_del(&page->lru);
1260         zone->free_area[order].nr_free--;
1261         rmv_page_order(page);
1262         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1263
1264         /* Split into individual pages */
1265         set_page_refcounted(page);
1266         split_page(page, order);
1267
1268         if (order >= pageblock_order - 1) {
1269                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1270                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1271                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1272         }
1273
1274         return 1 << order;
1275 }
1276
1277 /*
1278  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1279  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1280  * or two.
1281  */
1282 static inline
1283 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1284                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1285                         int migratetype)
1286 {
1287         unsigned long flags;
1288         struct page *page;
1289         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1290
1291 again:
1292         if (likely(order == 0)) {
1293                 struct per_cpu_pages *pcp;
1294                 struct list_head *list;
1295
1296                 local_irq_save(flags);
1297                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1298                 list = &pcp->lists[migratetype];
1299                 if (list_empty(list)) {
1300                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1301                                         pcp->batch, list,
1302                                         migratetype, cold);
1303                         if (unlikely(list_empty(list)))
1304                                 goto failed;
1305                 }
1306
1307                 if (cold)
1308                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1309                 else
1310                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1311
1312                 list_del(&page->lru);
1313                 pcp->count--;
1314         } else {
1315                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1316                         /*
1317                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1318                          *
1319                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1320                          * properly detect and handle allocation failures.
1321                          *
1322                          * We most definitely don't want callers attempting to
1323                          * allocate greater than order-1 page units with
1324                          * __GFP_NOFAIL.
1325                          */
1326                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1327                 }
1328                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1329                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1330                 spin_unlock(&zone->lock);
1331                 if (!page)
1332                         goto failed;
1333                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1334         }
1335
1336         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1337         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1338         local_irq_restore(flags);
1339
1340         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1341         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1342                 goto again;
1343         return page;
1344
1345 failed:
1346         local_irq_restore(flags);
1347         return NULL;
1348 }
1349
1350 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1351 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1352 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1353 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1354 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1355
1356 /* Mask to get the watermark bits */
1357 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1358
1359 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1360 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1361 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1362
1363 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1364
1365 static struct {
1366         struct fault_attr attr;
1367
1368         u32 ignore_gfp_highmem;
1369         u32 ignore_gfp_wait;
1370         u32 min_order;
1371 } fail_page_alloc = {
1372         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1373         .ignore_gfp_wait = 1,
1374         .ignore_gfp_highmem = 1,
1375         .min_order = 1,
1376 };
1377
1378 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1379 {
1380         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1381 }
1382 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1383
1384 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1385 {
1386         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1387                 return 0;
1388         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1389                 return 0;
1390         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1391                 return 0;
1392         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1393                 return 0;
1394
1395         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1396 }
1397
1398 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1399
1400 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1401 {
1402         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1403         struct dentry *dir;
1404
1405         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1406                                         &fail_page_alloc.attr);
1407         if (IS_ERR(dir))
1408                 return PTR_ERR(dir);
1409
1410         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1411                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1412                 goto fail;
1413         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1414                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1415                 goto fail;
1416         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1417                                 &fail_page_alloc.min_order))
1418                 goto fail;
1419
1420         return 0;
1421 fail:
1422         debugfs_remove_recursive(dir);
1423
1424         return -ENOMEM;
1425 }
1426
1427 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1428
1429 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1430
1431 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1432
1433 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1434 {
1435         return 0;
1436 }
1437
1438 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1439
1440 /*
1441  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1442  * of the allocation.
1443  */
1444 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1445                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1446 {
1447         /* free_pages my go negative - that's OK */
1448         long min = mark;
1449         int o;
1450
1451         free_pages -= (1 << order) + 1;
1452         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1453                 min -= min / 2;
1454         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1455                 min -= min / 4;
1456
1457         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1458                 return false;
1459         for (o = 0; o < order; o++) {
1460                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1461                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1462
1463                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1464                 min >>= 1;
1465
1466                 if (free_pages <= min)
1467                         return false;
1468         }
1469         return true;
1470 }
1471
1472 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1473                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1474 {
1475         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1476                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1477 }
1478
1479 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1480                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1481 {
1482         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1483
1484         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1485                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1486
1487         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1488                                                                 free_pages);
1489 }
1490
1491 #ifdef CONFIG_NUMA
1492 /*
1493  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1494  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1495  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1496  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1497  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1498  *
1499  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1500  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1501  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1502  *
1503  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1504  * nothing and returns NULL.
1505  *
1506  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1507  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1508  *
1509  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1510  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1511  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1512  * quickly as we can.
1513  */
1514 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1515 {
1516         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1517         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1518
1519         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1520         if (!zlc)
1521                 return NULL;
1522
1523         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1524                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1525                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1526         }
1527
1528         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1529                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1530                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1531         return allowednodes;
1532 }
1533
1534 /*
1535  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1536  * if it is worth looking at further for free memory:
1537  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1538  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1539  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1540  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1541  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1542  * else return false (zero) if it is not.
1543  *
1544  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1545  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1546  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1547  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1548  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1549  * into the second scan of the zonelist.
1550  *
1551  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1552  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1553  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1554  * unturned looking for a free page.
1555  */
1556 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1557                                                 nodemask_t *allowednodes)
1558 {
1559         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1560         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1561         int n;                          /* node that zone *z is on */
1562
1563         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1564         if (!zlc)
1565                 return 1;
1566
1567         i = z - zonelist->_zonerefs;
1568         n = zlc->z_to_n[i];
1569
1570         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1571         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1572 }
1573
1574 /*
1575  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1576  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1577  * from that zone don't waste time re-examining it.
1578  */
1579 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1580 {
1581         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1582         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1583
1584         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1585         if (!zlc)
1586                 return;
1587
1588         i = z - zonelist->_zonerefs;
1589
1590         set_bit(i, zlc->fullzones);
1591 }
1592
1593 /*
1594  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1595  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1596  */
1597 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1598 {
1599         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1600
1601         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1602         if (!zlc)
1603                 return;
1604
1605         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1606 }
1607
1608 #else   /* CONFIG_NUMA */
1609
1610 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1611 {
1612         return NULL;
1613 }
1614
1615 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1616                                 nodemask_t *allowednodes)
1617 {
1618         return 1;
1619 }
1620
1621 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1622 {
1623 }
1624
1625 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1626 {
1627 }
1628 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1629
1630 /*
1631  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1632  * a page.
1633  */
1634 static struct page *
1635 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1636                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1637                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1638 {
1639         struct zoneref *z;
1640         struct page *page = NULL;
1641         int classzone_idx;
1642         struct zone *zone;
1643         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1644         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1645         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1646
1647         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1648 zonelist_scan:
1649         /*
1650          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1651          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1652          */
1653         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1654                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1655                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1656                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1657                                 continue;
1658                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1659                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1660                                 continue;
1661
1662                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1663                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1664                         unsigned long mark;
1665                         int ret;
1666
1667                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1668                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1669                                     classzone_idx, alloc_flags))
1670                                 goto try_this_zone;
1671
1672                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1673                                 /*
1674                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1675                                  * and before considering the first zone allowed
1676                                  * by the cpuset.
1677                                  */
1678                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1679                                 zlc_active = 1;
1680                                 did_zlc_setup = 1;
1681                         }
1682
1683                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1684                                 goto this_zone_full;
1685
1686                         /*
1687                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1688                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1689                          */
1690                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1691                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1692                                 continue;
1693
1694                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1695                         switch (ret) {
1696                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1697                                 /* did not scan */
1698                                 continue;
1699                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1700                                 /* scanned but unreclaimable */
1701                                 continue;
1702                         default:
1703                                 /* did we reclaim enough */
1704                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1705                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1706                                         goto this_zone_full;
1707                         }
1708                 }
1709
1710 try_this_zone:
1711                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1712                                                 gfp_mask, migratetype);
1713                 if (page)
1714                         break;
1715 this_zone_full:
1716                 if (NUMA_BUILD)
1717                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1718         }
1719
1720         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1721                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1722                 zlc_active = 0;
1723                 goto zonelist_scan;
1724         }
1725         return page;
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1730  * meminfo in irq context.
1731  */
1732 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1733 {
1734         bool ret = false;
1735
1736 #if NODES_SHIFT > 8
1737         ret = in_interrupt();
1738 #endif
1739         return ret;
1740 }
1741
1742 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1743                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1744                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1745
1746 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1747 {
1748         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1749
1750         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
1751                 return;
1752
1753         /*
1754          * This documents exceptions given to allocations in certain
1755          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1756          * of allowed nodes.
1757          */
1758         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1759                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1760                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1761                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1762         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1763                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1764
1765         if (fmt) {
1766                 struct va_format vaf;
1767                 va_list args;
1768
1769                 va_start(args, fmt);
1770
1771                 vaf.fmt = fmt;
1772                 vaf.va = &args;
1773
1774                 pr_warn("%pV", &vaf);
1775
1776                 va_end(args);
1777         }
1778
1779         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1780                 current->comm, order, gfp_mask);
1781
1782         dump_stack();
1783         if (!should_suppress_show_mem())
1784                 show_mem(filter);
1785 }
1786
1787 static inline int
1788 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1789                                 unsigned long pages_reclaimed)
1790 {
1791         /* Do not loop if specifically requested */
1792         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1793                 return 0;
1794
1795         /*
1796          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1797          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1798          * implementations.
1799          */
1800         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1801                 return 1;
1802
1803         /*
1804          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1805          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1806          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1807          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1808          * allocation still fails, we stop retrying.
1809          */
1810         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1811                 return 1;
1812
1813         /*
1814          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1815          * explicitly requests that.
1816          */
1817         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1818                 return 1;
1819
1820         return 0;
1821 }
1822
1823 static inline struct page *
1824 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1825         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1826         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1827         int migratetype)
1828 {
1829         struct page *page;
1830
1831         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1832         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1833                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1834                 return NULL;
1835         }
1836
1837         /*
1838          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1839          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1840          * we're still under heavy pressure.
1841          */
1842         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1843                 order, zonelist, high_zoneidx,
1844                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1845                 preferred_zone, migratetype);
1846         if (page)
1847                 goto out;
1848
1849         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1850                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1851                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1852                         goto out;
1853                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1854                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1855                         goto out;
1856                 /*
1857                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1858                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1859                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1860                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1861                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1862                  */
1863                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1864                         goto out;
1865         }
1866         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1867         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1868
1869 out:
1870         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1871         return page;
1872 }
1873
1874 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1875 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1876 static struct page *
1877 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1878         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1879         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1880         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1881         bool sync_migration)
1882 {
1883         struct page *page;
1884
1885         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1886                 return NULL;
1887
1888         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1889         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1890                                                 nodemask, sync_migration);
1891         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1892         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1893
1894                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1895                 drain_pages(get_cpu());
1896                 put_cpu();
1897
1898                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1899                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1900                                 alloc_flags, preferred_zone,
1901                                 migratetype);
1902                 if (page) {
1903                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1904                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1905                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1906                         return page;
1907                 }
1908
1909                 /*
1910                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1911                  * The most likely reason is that pages exist,
1912                  * but not enough to satisfy watermarks.
1913                  */
1914                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1915                 defer_compaction(preferred_zone);
1916
1917                 cond_resched();
1918         }
1919
1920         return NULL;
1921 }
1922 #else
1923 static inline struct page *
1924 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1925         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1926         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1927         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1928         bool sync_migration)
1929 {
1930         return NULL;
1931 }
1932 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1933
1934 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1935 static inline struct page *
1936 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1937         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1938         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1939         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1940 {
1941         struct page *page = NULL;
1942         struct reclaim_state reclaim_state;
1943         bool drained = false;
1944
1945         cond_resched();
1946
1947         /* We now go into synchronous reclaim */
1948         cpuset_memory_pressure_bump();
1949         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1950         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1951         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1952         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1953
1954         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1955
1956         current->reclaim_state = NULL;
1957         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1958         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1959
1960         cond_resched();
1961
1962         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1963                 return NULL;
1964
1965         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
1966         if (NUMA_BUILD)
1967                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
1968
1969 retry:
1970         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1971                                         zonelist, high_zoneidx,
1972                                         alloc_flags, preferred_zone,
1973                                         migratetype);
1974
1975         /*
1976          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1977          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1978          */
1979         if (!page && !drained) {
1980                 drain_all_pages();
1981                 drained = true;
1982                 goto retry;
1983         }
1984
1985         return page;
1986 }
1987
1988 /*
1989  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1990  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1991  */
1992 static inline struct page *
1993 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1994         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1995         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1996         int migratetype)
1997 {
1998         struct page *page;
1999
2000         do {
2001                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2002                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2003                         preferred_zone, migratetype);
2004
2005                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2006                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2007         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2008
2009         return page;
2010 }
2011
2012 static inline
2013 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2014                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2015                                                 enum zone_type classzone_idx)
2016 {
2017         struct zoneref *z;
2018         struct zone *zone;
2019
2020         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2021                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2022 }
2023
2024 static inline int
2025 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2026 {
2027         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2028         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2029
2030         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2031         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2032
2033         /*
2034          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2035          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2036          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2037          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2038          */
2039         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2040
2041         if (!wait) {
2042                 /*
2043                  * Not worth trying to allocate harder for
2044                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2045                  */
2046                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2047                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2048                 /*
2049                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2050                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2051                  */
2052                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2053         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2054                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2055
2056         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2057                 if (!in_interrupt() &&
2058                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2059                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2060                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2061         }
2062
2063         return alloc_flags;
2064 }
2065
2066 static inline struct page *
2067 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2068         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2069         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2070         int migratetype)
2071 {
2072         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2073         struct page *page = NULL;
2074         int alloc_flags;
2075         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2076         unsigned long did_some_progress;
2077         bool sync_migration = false;
2078
2079         /*
2080          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2081          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2082          * be using allocators in order of preference for an area that is
2083          * too large.
2084          */
2085         if (order >= MAX_ORDER) {
2086                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2087                 return NULL;
2088         }
2089
2090         /*
2091          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2092          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2093          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2094          * using a larger set of nodes after it has established that the
2095          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2096          * over allocated.
2097          */
2098         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2099                 goto nopage;
2100
2101 restart:
2102         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2103                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2104                                                 zone_idx(preferred_zone));
2105
2106         /*
2107          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2108          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2109          * to how we want to proceed.
2110          */
2111         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2112
2113         /*
2114          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2115          * cpusets.
2116          */
2117         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2118                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2119                                         &preferred_zone);
2120
2121 rebalance:
2122         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2123         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2124                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2125                         preferred_zone, migratetype);
2126         if (page)
2127                 goto got_pg;
2128
2129         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2130         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2131                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2132                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2133                                 preferred_zone, migratetype);
2134                 if (page)
2135                         goto got_pg;
2136         }
2137
2138         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2139         if (!wait)
2140                 goto nopage;
2141
2142         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2143         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2144                 goto nopage;
2145
2146         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2147         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2148                 goto nopage;
2149
2150         /*
2151          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2152          * attempts after direct reclaim are synchronous
2153          */
2154         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2155                                         zonelist, high_zoneidx,
2156                                         nodemask,
2157                                         alloc_flags, preferred_zone,
2158                                         migratetype, &did_some_progress,
2159                                         sync_migration);
2160         if (page)
2161                 goto got_pg;
2162         sync_migration = true;
2163
2164         /* Try direct reclaim and then allocating */
2165         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2166                                         zonelist, high_zoneidx,
2167                                         nodemask,
2168                                         alloc_flags, preferred_zone,
2169                                         migratetype, &did_some_progress);
2170         if (page)
2171                 goto got_pg;
2172
2173         /*
2174          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2175          * running out of options and have to consider going OOM
2176          */
2177         if (!did_some_progress) {
2178                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2179                         if (oom_killer_disabled)
2180                                 goto nopage;
2181                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2182                                         zonelist, high_zoneidx,
2183                                         nodemask, preferred_zone,
2184                                         migratetype);
2185                         if (page)
2186                                 goto got_pg;
2187
2188                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2189                                 /*
2190                                  * The oom killer is not called for high-order
2191                                  * allocations that may fail, so if no progress
2192                                  * is being made, there are no other options and
2193                                  * retrying is unlikely to help.
2194                                  */
2195                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2196                                         goto nopage;
2197                                 /*
2198                                  * The oom killer is not called for lowmem
2199                                  * allocations to prevent needlessly killing
2200                                  * innocent tasks.
2201                                  */
2202                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2203                                         goto nopage;
2204                         }
2205
2206                         goto restart;
2207                 }
2208         }
2209
2210         /* Check if we should retry the allocation */
2211         pages_reclaimed += did_some_progress;
2212         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2213                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2214                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2215                 goto rebalance;
2216         } else {
2217                 /*
2218                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2219                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2220                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2221                  */
2222                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2223                                         zonelist, high_zoneidx,
2224                                         nodemask,
2225                                         alloc_flags, preferred_zone,
2226                                         migratetype, &did_some_progress,
2227                                         sync_migration);
2228                 if (page)
2229                         goto got_pg;
2230         }
2231
2232 nopage:
2233         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2234         return page;
2235 got_pg:
2236         if (kmemcheck_enabled)
2237                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2238         return page;
2239
2240 }
2241
2242 /*
2243  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2244  */
2245 struct page *
2246 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2247                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2248 {
2249         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2250         struct zone *preferred_zone;
2251         struct page *page;
2252         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2253
2254         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2255
2256         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2257
2258         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2259
2260         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2261                 return NULL;
2262
2263         /*
2264          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2265          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2266          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2267          */
2268         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2269                 return NULL;
2270
2271         get_mems_allowed();
2272         /* The preferred zone is used for statistics later */
2273         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2274                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2275                                 &preferred_zone);
2276         if (!preferred_zone) {
2277                 put_mems_allowed();
2278                 return NULL;
2279         }
2280
2281         /* First allocation attempt */
2282         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2283                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2284                         preferred_zone, migratetype);
2285         if (unlikely(!page))
2286                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2287                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2288                                 preferred_zone, migratetype);
2289         put_mems_allowed();
2290
2291         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2292         return page;
2293 }
2294 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2295
2296 /*
2297  * Common helper functions.
2298  */
2299 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2300 {
2301         struct page *page;
2302
2303         /*
2304          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2305          * a highmem page
2306          */
2307         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2308
2309         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2310         if (!page)
2311                 return 0;
2312         return (unsigned long) page_address(page);
2313 }
2314 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2315
2316 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2317 {
2318         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2319 }
2320 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2321
2322 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2323 {
2324         int i = pagevec_count(pvec);
2325
2326         while (--i >= 0) {
2327                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2328                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2329         }
2330 }
2331
2332 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2333 {
2334         if (put_page_testzero(page)) {
2335                 if (order == 0)
2336                         free_hot_cold_page(page, 0);
2337                 else
2338                         __free_pages_ok(page, order);
2339         }
2340 }
2341
2342 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2343
2344 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2345 {
2346         if (addr != 0) {
2347                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2348                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2349         }
2350 }
2351
2352 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2353
2354 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2355 {
2356         if (addr) {
2357                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2358                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2359
2360                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2361                 while (used < alloc_end) {
2362                         free_page(used);
2363                         used += PAGE_SIZE;
2364                 }
2365         }
2366         return (void *)addr;
2367 }
2368
2369 /**
2370  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2371  * @size: the number of bytes to allocate
2372  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2373  *
2374  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2375  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2376  * allocate memory in power-of-two pages.
2377  *
2378  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2379  *
2380  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2381  */
2382 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2383 {
2384         unsigned int order = get_order(size);
2385         unsigned long addr;
2386
2387         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2388         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2389 }
2390 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2391
2392 /**
2393  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2394  *                         pages on a node.
2395  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2396  * @size: the number of bytes to allocate
2397  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2398  *
2399  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2400  * back.
2401  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2402  * but is not exact.
2403  */
2404 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2405 {
2406         unsigned order = get_order(size);
2407         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2408         if (!p)
2409                 return NULL;
2410         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2411 }
2412 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2413
2414 /**
2415  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2416  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2417  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2418  *
2419  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2420  */
2421 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2422 {
2423         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2424         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2425
2426         while (addr < end) {
2427                 free_page(addr);
2428                 addr += PAGE_SIZE;
2429         }
2430 }
2431 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2432
2433 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2434 {
2435         struct zoneref *z;
2436         struct zone *zone;
2437
2438         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2439         unsigned int sum = 0;
2440
2441         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2442
2443         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2444                 unsigned long size = zone->present_pages;
2445                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2446                 if (size > high)
2447                         sum += size - high;
2448         }
2449
2450         return sum;
2451 }
2452
2453 /*
2454  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2455  */
2456 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2457 {
2458         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2459 }
2460 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2461
2462 /*
2463  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2464  */
2465 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2466 {
2467         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2468 }
2469
2470 static inline void show_node(struct zone *zone)
2471 {
2472         if (NUMA_BUILD)
2473                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2474 }
2475
2476 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2477 {
2478         val->totalram = totalram_pages;
2479         val->sharedram = 0;
2480         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2481         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2482         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2483         val->freehigh = nr_free_highpages();
2484         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2485 }
2486
2487 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2488
2489 #ifdef CONFIG_NUMA
2490 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2491 {
2492         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2493
2494         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2495         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2496 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2497         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2498         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2499                         NR_FREE_PAGES);
2500 #else
2501         val->totalhigh = 0;
2502         val->freehigh = 0;
2503 #endif
2504         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2505 }
2506 #endif
2507
2508 /*
2509  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2510  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2511  */
2512 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2513 {
2514         bool ret = false;
2515
2516         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2517                 goto out;
2518
2519         get_mems_allowed();
2520         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2521         put_mems_allowed();
2522 out:
2523         return ret;
2524 }
2525
2526 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2527
2528 /*
2529  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2530  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2531  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2532  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2533  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2534  */
2535 void show_free_areas(unsigned int filter)
2536 {
2537         int cpu;
2538         struct zone *zone;
2539
2540         for_each_populated_zone(zone) {
2541                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2542                         continue;
2543                 show_node(zone);
2544                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2545
2546                 for_each_online_cpu(cpu) {
2547                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2548
2549                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2550
2551                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2552                                cpu, pageset->pcp.high,
2553                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2554                 }
2555         }
2556
2557         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2558                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2559                 " unevictable:%lu"
2560                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2561                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2562                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2563                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2564                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2565                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2566                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2567                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2568                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2569                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2570                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2571                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2572                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2573                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2574                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2575                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2576                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2577                 global_page_state(NR_SHMEM),
2578                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2579                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2580
2581         for_each_populated_zone(zone) {
2582                 int i;
2583
2584                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2585                         continue;
2586                 show_node(zone);
2587                 printk("%s"
2588                         " free:%lukB"
2589                         " min:%lukB"
2590                         " low:%lukB"
2591                         " high:%lukB"
2592                         " active_anon:%lukB"
2593                         " inactive_anon:%lukB"
2594                         " active_file:%lukB"
2595                         " inactive_file:%lukB"
2596                         " unevictable:%lukB"
2597                         " isolated(anon):%lukB"
2598                         " isolated(file):%lukB"
2599                         " present:%lukB"
2600                         " mlocked:%lukB"
2601                         " dirty:%lukB"
2602                         " writeback:%lukB"
2603                         " mapped:%lukB"
2604                         " shmem:%lukB"
2605                         " slab_reclaimable:%lukB"
2606                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2607                         " kernel_stack:%lukB"
2608                         " pagetables:%lukB"
2609                         " unstable:%lukB"
2610                         " bounce:%lukB"
2611                         " writeback_tmp:%lukB"
2612                         " pages_scanned:%lu"
2613                         " all_unreclaimable? %s"
2614                         "\n",
2615                         zone->name,
2616                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2617                         K(min_wmark_pages(zone)),
2618                         K(low_wmark_pages(zone)),
2619                         K(high_wmark_pages(zone)),
2620                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2621                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2622                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2623                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2624                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2625                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2626                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2627                         K(zone->present_pages),
2628                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2629                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2630                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2631                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2632                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2633                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2634                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2635                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2636                                 THREAD_SIZE / 1024,
2637                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2638                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2639                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2640                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2641                         zone->pages_scanned,
2642                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2643                         );
2644                 printk("lowmem_reserve[]:");
2645                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2646                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2647                 printk("\n");
2648         }
2649
2650         for_each_populated_zone(zone) {
2651                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2652
2653                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2654                         continue;
2655                 show_node(zone);
2656                 printk("%s: ", zone->name);
2657
2658                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2659                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2660                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2661                         total += nr[order] << order;
2662                 }
2663                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2664                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2665                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2666                 printk("= %lukB\n", K(total));
2667         }
2668
2669         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2670
2671         show_swap_cache_info();
2672 }
2673
2674 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2675 {
2676         zoneref->zone = zone;
2677         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2678 }
2679
2680 /*
2681  * Builds allocation fallback zone lists.
2682  *
2683  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2684  */
2685 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2686                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2687 {
2688         struct zone *zone;
2689
2690         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2691         zone_type++;
2692
2693         do {
2694                 zone_type--;
2695                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2696                 if (populated_zone(zone)) {
2697                         zoneref_set_zone(zone,
2698                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2699                         check_highest_zone(zone_type);
2700                 }
2701
2702         } while (zone_type);
2703         return nr_zones;
2704 }
2705
2706
2707 /*
2708  *  zonelist_order:
2709  *  0 = automatic detection of better ordering.
2710  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2711  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2712  *
2713  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2714  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2715  */
2716 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2717 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2718 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2719
2720 /* zonelist order in the kernel.
2721  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2722  */
2723 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2724 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2725
2726
2727 #ifdef CONFIG_NUMA
2728 /* The value user specified ....changed by config */
2729 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2730 /* string for sysctl */
2731 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2732 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2733
2734 /*
2735  * interface for configure zonelist ordering.
2736  * command line option "numa_zonelist_order"
2737  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2738  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2739  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2740  */
2741
2742 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2743 {
2744         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2745                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2746         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2747                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2748         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2749                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2750         } else {
2751                 printk(KERN_WARNING
2752                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2753                         "%s\n", s);
2754                 return -EINVAL;
2755         }
2756         return 0;
2757 }
2758
2759 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2760 {
2761         int ret;
2762
2763         if (!s)
2764                 return 0;
2765
2766         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2767         if (ret == 0)
2768                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2769
2770         return ret;
2771 }
2772 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2773
2774 /*
2775  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2776  */
2777 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2778                 void __user *buffer, size_t *length,
2779                 loff_t *ppos)
2780 {
2781         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2782         int ret;
2783         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2784
2785         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2786         if (write)
2787                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2788         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2789         if (ret)
2790                 goto out;
2791         if (write) {
2792                 int oldval = user_zonelist_order;
2793                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2794                         /*
2795                          * bogus value.  restore saved string
2796                          */
2797                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2798                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2799                         user_zonelist_order = oldval;
2800                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2801                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2802                         build_all_zonelists(NULL);
2803                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2804                 }
2805         }
2806 out:
2807         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2808         return ret;
2809 }
2810
2811
2812 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2813 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2814
2815 /**
2816  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2817  * @node: node whose fallback list we're appending
2818  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2819  *
2820  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2821  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2822  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2823  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2824  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2825  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2826  * on them otherwise.
2827  * It returns -1 if no node is found.
2828  */
2829 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2830 {
2831         int n, val;
2832         int min_val = INT_MAX;
2833         int best_node = -1;
2834         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2835
2836         /* Use the local node if we haven't already */
2837         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2838                 node_set(node, *used_node_mask);
2839                 return node;
2840         }
2841
2842         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2843
2844                 /* Don't want a node to appear more than once */
2845                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2846                         continue;
2847
2848                 /* Use the distance array to find the distance */
2849                 val = node_distance(node, n);
2850
2851                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2852                 val += (n < node);
2853
2854                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2855                 tmp = cpumask_of_node(n);
2856                 if (!cpumask_empty(tmp))
2857                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2858
2859                 /* Slight preference for less loaded node */
2860                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2861                 val += node_load[n];
2862
2863                 if (val < min_val) {
2864                         min_val = val;
2865                         best_node = n;
2866                 }
2867         }
2868
2869         if (best_node >= 0)
2870                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2871
2872         return best_node;
2873 }
2874
2875
2876 /*
2877  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2878  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2879  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2880  */
2881 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2882 {
2883         int j;
2884         struct zonelist *zonelist;
2885
2886         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2887         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2888                 ;
2889         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2890                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2891         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2892         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2893 }
2894
2895 /*
2896  * Build gfp_thisnode zonelists
2897  */
2898 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2899 {
2900         int j;
2901         struct zonelist *zonelist;
2902
2903         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2904         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2905         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2906         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2907 }
2908
2909 /*
2910  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2911  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2912  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2913  * may still exist in local DMA zone.
2914  */
2915 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2916
2917 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2918 {
2919         int pos, j, node;
2920         int zone_type;          /* needs to be signed */
2921         struct zone *z;
2922         struct zonelist *zonelist;
2923
2924         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2925         pos = 0;
2926         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2927                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2928                         node = node_order[j];
2929                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2930                         if (populated_zone(z)) {
2931                                 zoneref_set_zone(z,
2932                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2933                                 check_highest_zone(zone_type);
2934                         }
2935                 }
2936         }
2937         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2938         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2939 }
2940
2941 static int default_zonelist_order(void)
2942 {
2943         int nid, zone_type;
2944         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2945         struct zone *z;
2946         int average_size;
2947         /*
2948          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2949          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2950          * into OOM very easily.
2951          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2952          */
2953         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2954         low_kmem_size = 0;
2955         total_size = 0;
2956         for_each_online_node(nid) {
2957                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2958                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2959                         if (populated_zone(z)) {
2960                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2961                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2962                                 total_size += z->present_pages;
2963                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2964                                 /*
2965                                  * If any node has only lowmem, then node order
2966                                  * is preferred to allow kernel allocations
2967                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2968                                  * on other nodes when there is an abundance of
2969                                  * lowmem available to allocate from.
2970                                  */
2971                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2972                         }
2973                 }
2974         }
2975         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2976             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2977                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2978         /*
2979          * look into each node's config.
2980          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2981          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2982          */
2983         average_size = total_size /
2984                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2985         for_each_online_node(nid) {
2986                 low_kmem_size = 0;
2987                 total_size = 0;
2988                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2989                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2990                         if (populated_zone(z)) {
2991                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2992                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2993                                 total_size += z->present_pages;
2994                         }
2995                 }
2996                 if (low_kmem_size &&
2997                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2998                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2999                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3000         }
3001         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3002 }
3003
3004 static void set_zonelist_order(void)
3005 {
3006         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3007                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3008         else
3009                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3010 }
3011
3012 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3013 {
3014         int j, node, load;
3015         enum zone_type i;
3016         nodemask_t used_mask;
3017         int local_node, prev_node;
3018         struct zonelist *zonelist;
3019         int order = current_zonelist_order;
3020
3021         /* initialize zonelists */
3022         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3023                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3024                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3025                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3026         }
3027
3028         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3029         local_node = pgdat->node_id;
3030         load = nr_online_nodes;
3031         prev_node = local_node;
3032         nodes_clear(used_mask);
3033
3034         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3035         j = 0;
3036
3037         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3038                 int distance = node_distance(local_node, node);
3039
3040                 /*
3041                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3042                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3043                  */
3044                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3045                         zone_reclaim_mode = 1;
3046
3047                 /*
3048                  * We don't want to pressure a particular node.
3049                  * So adding penalty to the first node in same
3050                  * distance group to make it round-robin.
3051                  */
3052                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3053                         node_load[node] = load;
3054
3055                 prev_node = node;
3056                 load--;
3057                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3058                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3059                 else
3060                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3061         }
3062
3063         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3064                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3065                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3066         }
3067
3068         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3069 }
3070
3071 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3072 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3073 {
3074         struct zonelist *zonelist;
3075         struct zonelist_cache *zlc;
3076         struct zoneref *z;
3077
3078         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3079         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3080         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3081         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3082                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3083 }
3084
3085 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3086 /*
3087  * Return node id of node used for "local" allocations.
3088  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3089  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3090  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3091  */
3092 int local_memory_node(int node)
3093 {
3094         struct zone *zone;
3095
3096         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3097                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3098                                    NULL,
3099                                    &zone);
3100         return zone->node;
3101 }
3102 #endif
3103
3104 #else   /* CONFIG_NUMA */
3105
3106 static void set_zonelist_order(void)
3107 {
3108         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3109 }
3110
3111 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3112 {
3113         int node, local_node;
3114         enum zone_type j;
3115         struct zonelist *zonelist;
3116
3117         local_node = pgdat->node_id;
3118
3119         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3120         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3121
3122         /*
3123          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3124          * of all the other nodes.
3125          * We don't want to pressure a particular node, so when
3126          * building the zones for node N, we make sure that the
3127          * zones coming right after the local ones are those from
3128          * node N+1 (modulo N)
3129          */
3130         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3131                 if (!node_online(node))
3132                         continue;
3133                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3134                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3135         }
3136         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3137                 if (!node_online(node))
3138                         continue;
3139                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3140                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3141         }
3142
3143         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3144         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3145 }
3146
3147 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3148 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3149 {
3150         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3151 }
3152
3153 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3154
3155 /*
3156  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3157  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3158  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3159  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3160  * with interrupts disabled.
3161  *
3162  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3163  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3164  * hotplugged processors.
3165  *
3166  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3167  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3168  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3169  */
3170 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3171 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3172 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3173
3174 /*
3175  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3176  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3177  */
3178 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3179
3180 /* return values int ....just for stop_machine() */
3181 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3182 {
3183         int nid;
3184         int cpu;
3185
3186 #ifdef CONFIG_NUMA
3187         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3188 #endif
3189         for_each_online_node(nid) {
3190                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3191
3192                 build_zonelists(pgdat);
3193                 build_zonelist_cache(pgdat);
3194         }
3195
3196         /*
3197          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3198          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3199          * each zone will be allocated later when the per cpu
3200          * allocator is available.
3201          *
3202          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3203          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3204          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3205          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3206          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3207          * (a chicken-egg dilemma).
3208          */
3209         for_each_possible_cpu(cpu) {
3210                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3211
3212 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3213                 /*
3214                  * We now know the "local memory node" for each node--
3215                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3216                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3217                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3218                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3219                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3220                  */
3221                 if (cpu_online(cpu))
3222                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3223 #endif
3224         }
3225
3226         return 0;
3227 }
3228
3229 /*
3230  * Called with zonelists_mutex held always
3231  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3232  */
3233 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3234 {
3235         set_zonelist_order();
3236
3237         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3238                 __build_all_zonelists(NULL);
3239                 mminit_verify_zonelist();
3240                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3241         } else {
3242                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3243                    of zonelist */
3244 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3245                 if (data)
3246                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3247 #endif
3248                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3249                 /* cpuset refresh routine should be here */
3250         }
3251         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3252         /*
3253          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3254          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3255          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3256          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3257          * disabled and enable it later
3258          */
3259         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3260                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3261         else
3262                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3263
3264         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3265                 "Total pages: %ld\n",
3266                         nr_online_nodes,
3267                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3268                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3269                         vm_total_pages);
3270 #ifdef CONFIG_NUMA
3271         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3272 #endif
3273 }
3274
3275 /*
3276  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3277  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3278  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3279  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3280  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3281  * conservative, even though it seems large.
3282  *
3283  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3284  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3285  */
3286 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3287
3288 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3289 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3290 {
3291         unsigned long size = 1;
3292
3293         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3294
3295         while (size < pages)
3296                 size <<= 1;
3297
3298         /*
3299          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3300          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3301          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3302          */
3303         size = min(size, 4096UL);
3304
3305         return max(size, 4UL);
3306 }
3307 #else
3308 /*
3309  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3310  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3311  *
3312  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3313  *
3314  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3315  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3316  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3317  *
3318  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3319  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3320  *
3321  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3322  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3323  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3324  */
3325 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3326 {
3327         return 4096UL;
3328 }
3329 #endif
3330
3331 /*
3332  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3333  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3334  * hash function before the remainder is taken.
3335  */
3336 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3337 {
3338         return ffz(~size);
3339 }
3340
3341 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3342
3343 /*
3344  * Check if a pageblock contains reserved pages
3345  */
3346 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3347 {
3348         unsigned long pfn;
3349
3350         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3351                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3352                         return 1;
3353         }
3354         return 0;
3355 }
3356
3357 /*
3358  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3359  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3360  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3361  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3362  * blocks as reclaim kicks in
3363  */
3364 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3365 {
3366         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3367         struct page *page;
3368         unsigned long block_migratetype;
3369         int reserve;
3370
3371         /*
3372          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3373          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3374          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3375          * the block.
3376          */
3377         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3378         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3379         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3380         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3381                                                         pageblock_order;
3382
3383         /*
3384          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3385          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3386          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3387          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3388          * future allocation of hugepages at runtime.
3389          */
3390         reserve = min(2, reserve);
3391
3392         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3393                 if (!pfn_valid(pfn))
3394                         continue;
3395                 page = pfn_to_page(pfn);
3396
3397                 /* Watch out for overlapping nodes */
3398                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3399                         continue;
3400
3401                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3402                 block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3403                 if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3404                         continue;
3405
3406                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3407
3408                 /* If this block is reserved, account for it */
3409                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3410                         reserve--;
3411                         continue;
3412                 }
3413
3414                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3415                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3416                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3417                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3418                         reserve--;
3419                         continue;
3420                 }
3421
3422                 /*
3423                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3424                  * take it back
3425                  */
3426                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3427                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3428                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3429                 }
3430         }
3431 }
3432
3433 /*
3434  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3435  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3436  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3437  */
3438 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3439                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3440 {
3441         struct page *page;
3442         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3443         unsigned long pfn;
3444         struct zone *z;
3445
3446         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3447                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3448
3449         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3450         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3451                 /*
3452                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3453                  * handed to this function.  They do not
3454                  * exist on hotplugged memory.
3455                  */
3456                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3457                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3458                                 continue;
3459                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3460                                 continue;
3461                 }
3462                 page = pfn_to_page(pfn);
3463                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3464                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3465                 init_page_count(page);
3466                 reset_page_mapcount(page);
3467                 SetPageReserved(page);
3468                 /*
3469                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3470                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3471                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3472                  * the address space during boot when many long-lived
3473                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3474                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3475                  * setup_zone_migrate_reserve()
3476                  *
3477                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3478                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3479                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3480                  * pfn out of zone.
3481                  */
3482                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3483                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3484                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3485                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3486
3487                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3488 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3489                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3490                 if (!is_highmem_idx(zone))
3491                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3492 #endif
3493         }
3494 }
3495
3496 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3497 {
3498         int order, t;
3499         for_each_migratetype_order(order, t) {
3500                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3501                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3502         }
3503 }
3504
3505 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3506 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3507         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3508 #endif
3509
3510 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3511 {
3512 #ifdef CONFIG_MMU
3513         int batch;
3514
3515         /*
3516          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3517          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3518          *
3519          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3520          */
3521         batch = zone->present_pages / 1024;
3522         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3523                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3524         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3525         if (batch < 1)
3526                 batch = 1;
3527
3528         /*
3529          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3530          * of 2 value was found to be more likely to have
3531          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3532          *
3533          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3534          * batches of pages, one task can end up with a lot
3535          * of pages of one half of the possible page colors
3536          * and the other with pages of the other colors.
3537          */
3538         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3539
3540         return batch;
3541
3542 #else
3543         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3544          * conditions.
3545          *
3546          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3547          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3548          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3549          *
3550          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3551          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3552          * can be a significant delay between the individual batches being
3553          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3554          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3555          */
3556         return 0;
3557 #endif
3558 }
3559
3560 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3561 {
3562         struct per_cpu_pages *pcp;
3563         int migratetype;
3564
3565         memset(p, 0, sizeof(*p));
3566
3567         pcp = &p->pcp;
3568         pcp->count = 0;
3569         pcp->high = 6 * batch;
3570         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3571         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3572                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3573 }
3574
3575 /*
3576  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3577  * to the value high for the pageset p.
3578  */
3579
3580 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3581                                 unsigned long high)
3582 {
3583         struct per_cpu_pages *pcp;
3584
3585         pcp = &p->pcp;
3586         pcp->high = high;
3587         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3588         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3589                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3590 }
3591
3592 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3593 {
3594         int cpu;
3595
3596         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3597
3598         for_each_possible_cpu(cpu) {
3599                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3600
3601                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3602
3603                 if (percpu_pagelist_fraction)
3604                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3605                                 (zone->present_pages /
3606                                         percpu_pagelist_fraction));
3607         }
3608 }
3609
3610 /*
3611  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3612  * Before this call only boot pagesets were available.
3613  */
3614 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3615 {
3616         struct zone *zone;
3617
3618         for_each_populated_zone(zone)
3619                 setup_zone_pageset(zone);
3620 }
3621
3622 static noinline __init_refok
3623 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3624 {
3625         int i;
3626         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3627         size_t alloc_size;
3628
3629         /*
3630          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3631          * per zone.
3632          */
3633         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3634                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3635         zone->wait_table_bits =
3636                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3637         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3638                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3639
3640         if (!slab_is_available()) {
3641                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3642                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3643         } else {
3644                 /*
3645                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3646                  * via memory hot-add.
3647                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3648                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3649                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3650                  * node itself as well.
3651                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3652                  * necessary.
3653                  */
3654                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3655         }
3656         if (!zone->wait_table)
3657                 return -ENOMEM;
3658
3659         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3660                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3661
3662         return 0;
3663 }
3664
3665 static int __zone_pcp_update(void *data)
3666 {
3667         struct zone *zone = data;
3668         int cpu;
3669         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3670
3671         for_each_possible_cpu(cpu) {
3672                 struct per_cpu_pageset *pset;
3673                 struct per_cpu_pages *pcp;
3674
3675                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3676                 pcp = &pset->pcp;
3677
3678                 local_irq_save(flags);
3679                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3680                 setup_pageset(pset, batch);
3681                 local_irq_restore(flags);
3682         }
3683         return 0;
3684 }
3685
3686 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3687 {
3688         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3689 }
3690
3691 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3692 {
3693         /*
3694          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3695          * relies on the ability of the linker to provide the
3696          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3697          */
3698         zone->pageset = &boot_pageset;
3699
3700         if (zone->present_pages)
3701                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3702                         zone->name, zone->present_pages,
3703                                          zone_batchsize(zone));
3704 }
3705
3706 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3707                                         unsigned long zone_start_pfn,
3708                                         unsigned long size,
3709                                         enum memmap_context context)
3710 {
3711         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3712         int ret;
3713         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3714         if (ret)
3715                 return ret;
3716         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3717
3718         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3719
3720         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3721                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3722                         pgdat->node_id,
3723                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3724                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3725
3726         zone_init_free_lists(zone);
3727
3728         return 0;
3729 }
3730
3731 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3732 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3733 /*
3734  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3735  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3736  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3737  * alternative
3738  */
3739 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3740 {
3741         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3742         int i, nid;
3743
3744         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3745                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3746                         return nid;
3747         /* This is a memory hole */
3748         return -1;
3749 }
3750 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3751
3752 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3753 {
3754         int nid;
3755
3756         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3757         if (nid >= 0)
3758                 return nid;
3759         /* just returns 0 */
3760         return 0;
3761 }
3762
3763 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3764 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3765 {
3766         int nid;
3767
3768         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3769         if (nid >= 0 && nid != node)
3770                 return false;
3771         return true;
3772 }
3773 #endif
3774
3775 /**
3776  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3777  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3778  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3779  *
3780  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3781  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3782  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3783  */
3784 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
3785 {
3786         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3787         int i, this_nid;
3788
3789         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
3790                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
3791                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
3792
3793                 if (start_pfn < end_pfn)
3794                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
3795                                           PFN_PHYS(start_pfn),
3796                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
3797         }
3798 }
3799
3800 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3801                                    int nr_range, int nid)
3802 {
3803         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3804         int i;
3805
3806         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3807         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL)
3808                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start_pfn, end_pfn);
3809         return nr_range;
3810 }
3811
3812 /**
3813  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3814  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3815  *
3816  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3817  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3818  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3819  */
3820 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3821 {
3822         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3823         int i, this_nid;
3824
3825         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
3826                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
3827 }
3828
3829 /**
3830  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3831  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3832  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3833  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3834  *
3835  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3836  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3837  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3838  * PFNs will be 0.
3839  */
3840 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3841                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3842 {
3843         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
3844         int i;
3845
3846         *start_pfn = -1UL;
3847         *end_pfn = 0;
3848
3849         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
3850                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
3851                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
3852         }
3853
3854         if (*start_pfn == -1UL)
3855                 *start_pfn = 0;
3856 }
3857
3858 /*
3859  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3860  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3861  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3862  */
3863 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3864 {
3865         int zone_index;
3866         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3867                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3868                         continue;
3869
3870                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3871                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3872                         break;
3873         }
3874
3875         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3876         movable_zone = zone_index;
3877 }
3878
3879 /*
3880  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3881  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
3882  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3883  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3884  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3885  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3886  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3887  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3888  */
3889 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3890                                         unsigned long zone_type,
3891                                         unsigned long node_start_pfn,
3892                                         unsigned long node_end_pfn,
3893                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3894                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3895 {
3896         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3897         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3898                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3899                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3900                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3901                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3902                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3903
3904                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3905                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3906                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3907                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3908
3909                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3910                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3911                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3912         }
3913 }
3914
3915 /*
3916  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3917  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3918  */
3919 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3920                                         unsigned long zone_type,
3921                                         unsigned long *ignored)
3922 {
3923         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3924         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3925
3926         /* Get the start and end of the node and zone */
3927         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3928         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3929         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3930         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3931                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3932                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3933
3934         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3935         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3936                 return 0;
3937
3938         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3939         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3940         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3941
3942         /* Return the spanned pages */
3943         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3944 }
3945
3946 /*
3947  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3948  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3949  */
3950 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3951                                 unsigned long range_start_pfn,
3952                                 unsigned long range_end_pfn)
3953 {
3954         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
3955         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3956         int i;
3957
3958         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
3959                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
3960                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
3961                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
3962         }
3963         return nr_absent;
3964 }
3965
3966 /**
3967  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3968  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3969  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3970  *
3971  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3972  */
3973 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3974                                                         unsigned long end_pfn)
3975 {
3976         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3977 }
3978
3979 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3980 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3981                                         unsigned long zone_type,
3982                                         unsigned long *ignored)
3983 {
3984         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3985         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3986         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3987         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3988
3989         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3990         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
3991         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
3992
3993         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3994                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3995                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3996         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3997 }
3998
3999 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4000 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4001                                         unsigned long zone_type,
4002                                         unsigned long *zones_size)
4003 {
4004         return zones_size[zone_type];
4005 }
4006
4007 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4008                                                 unsigned long zone_type,
4009                                                 unsigned long *zholes_size)
4010 {
4011         if (!zholes_size)
4012                 return 0;
4013
4014         return zholes_size[zone_type];
4015 }
4016
4017 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4018
4019 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4020                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4021 {
4022         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4023         enum zone_type i;
4024
4025         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4026                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4027                                                                 zones_size);
4028         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4029
4030         realtotalpages = totalpages;
4031         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4032                 realtotalpages -=
4033                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4034                                                                 zholes_size);
4035         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4036         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4037                                                         realtotalpages);
4038 }
4039
4040 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4041 /*
4042  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4043  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4044  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4045  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4046  * bytes.
4047  */
4048 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4049 {
4050         unsigned long usemapsize;
4051
4052         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4053         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4054         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4055         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4056
4057         return usemapsize / 8;
4058 }
4059
4060 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4061                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4062 {
4063         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4064         zone->pageblock_flags = NULL;
4065         if (usemapsize)
4066                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4067                                                                    usemapsize);
4068 }
4069 #else
4070 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4071                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4072 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4073
4074 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4075
4076 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4077 static inline int pageblock_default_order(void)
4078 {
4079         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4080                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4081
4082         return MAX_ORDER-1;
4083 }
4084
4085 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4086 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4087 {
4088         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4089         if (pageblock_order)
4090                 return;
4091
4092         /*
4093          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4094          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4095          */
4096         pageblock_order = order;
4097 }
4098 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4099
4100 /*
4101  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4102  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4103  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4104  * pageblock_order based on the kernel config
4105  */
4106 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4107 {
4108         return MAX_ORDER-1;
4109 }
4110 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4111
4112 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4113
4114 /*
4115  * Set up the zone data structures:
4116  *   - mark all pages reserved
4117  *   - mark all memory queues empty
4118  *   - clear the memory bitmaps
4119  */
4120 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4121                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4122 {
4123         enum zone_type j;
4124         int nid = pgdat->node_id;
4125         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4126         int ret;
4127
4128         pgdat_resize_init(pgdat);
4129         pgdat->nr_zones = 0;
4130         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4131         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4132         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4133         
4134         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4135                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4136                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4137                 enum lru_list l;
4138
4139                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4140                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4141                                                                 zholes_size);
4142
4143                 /*
4144                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4145                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4146                  * and per-cpu initialisations
4147                  */
4148                 memmap_pages =
4149                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4150                 if (realsize >= memmap_pages) {
4151                         realsize -= memmap_pages;
4152                         if (memmap_pages)
4153                                 printk(KERN_DEBUG
4154                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4155                                        zone_names[j], memmap_pages);
4156                 } else
4157                         printk(KERN_WARNING
4158                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4159                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4160
4161                 /* Account for reserved pages */
4162                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4163                         realsize -= dma_reserve;
4164                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4165                                         zone_names[0], dma_reserve);
4166                 }
4167
4168                 if (!is_highmem_idx(j))
4169                         nr_kernel_pages += realsize;
4170                 nr_all_pages += realsize;
4171
4172                 zone->spanned_pages = size;
4173                 zone->present_pages = realsize;
4174 #ifdef CONFIG_NUMA
4175                 zone->node = nid;
4176                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4177                                                 / 100;
4178                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4179 #endif
4180                 zone->name = zone_names[j];
4181                 spin_lock_init(&zone->lock);
4182                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4183                 zone_seqlock_init(zone);
4184                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4185
4186                 zone_pcp_init(zone);
4187                 for_each_lru(l)
4188                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4189                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4190                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4191                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4192                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4193                 zap_zone_vm_stats(zone);
4194                 zone->flags = 0;
4195                 if (!size)
4196                         continue;
4197
4198                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4199                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4200                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4201                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4202                 BUG_ON(ret);
4203                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4204                 zone_start_pfn += size;
4205         }
4206 }
4207
4208 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4209 {
4210         /* Skip empty nodes */
4211         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4212                 return;
4213
4214 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4215         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4216         if (!pgdat->node_mem_map) {
4217                 unsigned long size, start, end;
4218                 struct page *map;
4219
4220                 /*
4221                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4222                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4223                  * for the buddy allocator to function correctly.
4224                  */
4225                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4226                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4227                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4228                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4229                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4230                 if (!map)
4231                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4232                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4233         }
4234 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4235         /*
4236          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4237          */
4238         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4239                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4240 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4241                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4242                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4243 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4244         }
4245 #endif
4246 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4247 }
4248
4249 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4250                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4251 {
4252         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4253
4254         pgdat->node_id = nid;
4255         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4256         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4257
4258         alloc_node_mem_map(pgdat);
4259 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4260         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4261                 nid, (unsigned long)pgdat,
4262                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4263 #endif
4264
4265         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4266 }
4267
4268 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4269
4270 #if MAX_NUMNODES > 1
4271 /*
4272  * Figure out the number of possible node ids.
4273  */
4274 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4275 {
4276         unsigned int node;
4277         unsigned int highest = 0;
4278
4279         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4280                 highest = node;
4281         nr_node_ids = highest + 1;
4282 }
4283 #else
4284 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4285 {
4286 }
4287 #endif
4288
4289 /**
4290  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4291  *
4292  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4293  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4294  * all the nodes.
4295  *
4296  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4297  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4298  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4299  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4300  *
4301  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4302  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4303  * populated node map.
4304  *
4305  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4306  * requirement (single node).
4307  */
4308 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4309 {
4310         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4311         unsigned long start, end, mask;
4312         int last_nid = -1;
4313         int i, nid;
4314
4315         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4316                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4317                         last_nid = nid;
4318                         last_end = end;
4319                         continue;
4320                 }
4321
4322                 /*
4323                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4324                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4325                  * too coarse to separate the current node from the last.
4326                  */
4327                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4328                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4329                         mask <<= 1;
4330
4331                 /* accumulate all internode masks */
4332                 accl_mask |= mask;
4333         }
4334
4335         /* convert mask to number of pages */
4336         return ~accl_mask + 1;
4337 }
4338
4339 /* Find the lowest pfn for a node */
4340 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4341 {
4342         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4343         unsigned long start_pfn;
4344         int i;
4345
4346         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4347                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4348
4349         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4350                 printk(KERN_WARNING
4351                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4352                 return 0;
4353         }
4354
4355         return min_pfn;
4356 }
4357
4358 /**
4359  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4360  *
4361  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4362  * add_active_range().
4363  */
4364 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4365 {
4366         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4367 }
4368
4369 /*
4370  * early_calculate_totalpages()
4371  * Sum pages in active regions for movable zone.
4372  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4373  */
4374 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4375 {
4376         unsigned long totalpages = 0;
4377         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4378         int i, nid;
4379
4380         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4381                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4382
4383                 totalpages += pages;
4384                 if (pages)
4385                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4386         }
4387         return totalpages;
4388 }
4389
4390 /*
4391  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4392  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4393  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4394  * others
4395  */
4396 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4397 {
4398         int i, nid;
4399         unsigned long usable_startpfn;
4400         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4401         /* save the state before borrow the nodemask */
4402         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4403         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4404         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4405
4406         /*
4407          * If movablecore was specified, calculate what size of
4408          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4409          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4410          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4411          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4412          * what movablecore would have allowed.
4413          */
4414         if (required_movablecore) {
4415                 unsigned long corepages;
4416
4417                 /*
4418                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4419                  * was requested by the user
4420                  */
4421                 required_movablecore =
4422                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4423                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4424
4425                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4426         }
4427
4428         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4429         if (!required_kernelcore)
4430                 goto out;
4431
4432         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4433         find_usable_zone_for_movable();
4434         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4435
4436 restart:
4437         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4438         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4439         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4440                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4441
4442                 /*
4443                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4444                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4445                  * amount of memory for the kernel
4446                  */
4447                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4448                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4449
4450                 /*
4451                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4452                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4453                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4454                  */
4455                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4456
4457                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4458                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4459                         unsigned long size_pages;
4460
4461                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4462                         if (start_pfn >= end_pfn)
4463                                 continue;
4464
4465                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4466                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4467                                 unsigned long kernel_pages;
4468                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4469                                                                 - start_pfn;
4470
4471                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4472                                                         kernelcore_remaining);
4473                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4474                                                         required_kernelcore);
4475
4476                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4477                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4478
4479                                         /*
4480                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4481                                          * that if we have to rebalance
4482                                          * kernelcore across nodes, we will
4483                                          * not double account here
4484                                          */
4485                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4486                                         continue;
4487                                 }
4488                                 start_pfn = usable_startpfn;
4489                         }
4490
4491                         /*
4492                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4493                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4494                          * number of pages used as kernelcore
4495                          */
4496                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4497                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4498                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4499                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4500
4501                         /*
4502                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4503                          * break if the kernelcore for this node has been
4504                          * satisified
4505                          */
4506                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4507                                                                 size_pages);
4508                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4509                         if (!kernelcore_remaining)
4510                                 break;
4511                 }
4512         }
4513
4514         /*
4515          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4516          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4517          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4518          * satisified
4519          */
4520         usable_nodes--;
4521         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4522                 goto restart;
4523
4524         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4525         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4526                 zone_movable_pfn[nid] =
4527                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4528
4529 out:
4530         /* restore the node_state */
4531         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4532 }
4533
4534 /* Any regular memory on that node ? */
4535 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4536 {
4537 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4538         enum zone_type zone_type;
4539
4540         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4541                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4542                 if (zone->present_pages)
4543                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4544         }
4545 #endif
4546 }
4547
4548 /**
4549  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4550  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4551  *
4552  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4553  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4554  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4555  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4556  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4557  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4558  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4559  * at arch_max_dma_pfn.
4560  */
4561 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4562 {
4563         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4564         int i, nid;
4565
4566         /* Record where the zone boundaries are */
4567         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4568                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4569         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4570                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4571         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4572         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4573         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4574                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4575                         continue;
4576                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4577                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4578                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4579                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4580         }
4581         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4582         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4583
4584         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4585         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4586         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4587
4588         /* Print out the zone ranges */
4589         printk("Zone PFN ranges:\n");
4590         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4591                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4592                         continue;
4593                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4594                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4595                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4596                         printk("empty\n");
4597                 else
4598                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4599                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4600                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4601         }
4602
4603         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4604         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4605         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4606                 if (zone_movable_pfn[i])
4607                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4608         }
4609
4610         /* Print out the early_node_map[] */
4611         printk("Early memory PFN ranges\n");
4612         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4613                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", nid, start_pfn, end_pfn);
4614
4615         /* Initialise every node */
4616         mminit_verify_pageflags_layout();
4617         setup_nr_node_ids();
4618         for_each_online_node(nid) {
4619                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4620                 free_area_init_node(nid, NULL,
4621                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4622
4623                 /* Any memory on that node */
4624                 if (pgdat->node_present_pages)
4625                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4626                 check_for_regular_memory(pgdat);
4627         }
4628 }
4629
4630 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4631 {
4632         unsigned long long coremem;
4633         if (!p)
4634                 return -EINVAL;
4635
4636         coremem = memparse(p, &p);
4637         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4638
4639         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4640         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4641
4642         return 0;
4643 }
4644
4645 /*
4646  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4647  * cannot be reclaimed or migrated.
4648  */
4649 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4650 {
4651         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4652 }
4653
4654 /*
4655  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4656  * can be reclaimed or migrated.
4657  */
4658 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4659 {
4660         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4661 }
4662
4663 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4664 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4665
4666 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4667
4668 /**
4669  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4670  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4671  *
4672  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4673  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4674  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4675  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4676  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4677  * smaller per-cpu batchsize.
4678  */
4679 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4680 {
4681         dma_reserve = new_dma_reserve;
4682 }
4683
4684 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4685 {
4686         free_area_init_node(0, zones_size,
4687                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4688 }
4689
4690 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4691                                  unsigned long action, void *hcpu)
4692 {
4693         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4694
4695         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4696                 drain_pages(cpu);
4697
4698                 /*
4699                  * Spill the event counters of the dead processor
4700                  * into the current processors event counters.
4701                  * This artificially elevates the count of the current
4702                  * processor.
4703                  */
4704                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4705
4706                 /*
4707                  * Zero the differential counters of the dead processor
4708                  * so that the vm statistics are consistent.
4709                  *
4710                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4711                  * race with what we are doing.
4712                  */
4713                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4714         }
4715         return NOTIFY_OK;
4716 }
4717
4718 void __init page_alloc_init(void)
4719 {
4720         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4721 }
4722
4723 /*
4724  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4725  *      or min_free_kbytes changes.
4726  */
4727 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4728 {
4729         struct pglist_data *pgdat;
4730         unsigned long reserve_pages = 0;
4731         enum zone_type i, j;
4732
4733         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4734                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4735                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4736                         unsigned long max = 0;
4737
4738                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4739                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4740                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4741                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4742                         }
4743
4744                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4745                         max += high_wmark_pages(zone);
4746
4747                         if (max > zone->present_pages)
4748                                 max = zone->present_pages;
4749                         reserve_pages += max;
4750                 }
4751         }
4752         totalreserve_pages = reserve_pages;
4753 }
4754
4755 /*
4756  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4757  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4758  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4759  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4760  */
4761 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4762 {
4763         struct pglist_data *pgdat;
4764         enum zone_type j, idx;
4765
4766         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4767                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4768                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4769                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4770
4771                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4772
4773                         idx = j;
4774                         while (idx) {
4775                                 struct zone *lower_zone;
4776
4777                                 idx--;
4778
4779                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4780                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4781
4782                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4783                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4784                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4785                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4786                         }
4787                 }
4788         }
4789
4790         /* update totalreserve_pages */
4791         calculate_totalreserve_pages();
4792 }
4793
4794 /**
4795  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4796  * or when memory is hot-{added|removed}
4797  *
4798  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4799  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4800  */
4801 void setup_per_zone_wmarks(void)
4802 {
4803         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4804         unsigned long lowmem_pages = 0;
4805         struct zone *zone;
4806         unsigned long flags;
4807
4808         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4809         for_each_zone(zone) {
4810                 if (!is_highmem(zone))
4811                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4812         }
4813
4814         for_each_zone(zone) {
4815                 u64 tmp;
4816
4817                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4818                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4819                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4820                 if (is_highmem(zone)) {
4821                         /*
4822                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4823                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4824                          * value here.
4825                          *
4826                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4827                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4828                          * not be capped for highmem.
4829                          */
4830                         int min_pages;
4831
4832                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4833                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4834                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4835                         if (min_pages > 128)
4836                                 min_pages = 128;
4837                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4838                 } else {
4839                         /*
4840                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4841                          * proportionate to the zone's size.
4842                          */
4843                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4844                 }
4845
4846                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4847                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4848                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4849                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4850         }
4851
4852         /* update totalreserve_pages */
4853         calculate_totalreserve_pages();
4854 }
4855
4856 /*
4857  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4858  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4859  * to be referenced again before it is swapped out.
4860  *
4861  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4862  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4863  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4864  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4865  *
4866  * total     target    max
4867  * memory    ratio     inactive anon
4868  * -------------------------------------
4869  *   10MB       1         5MB
4870  *  100MB       1        50MB
4871  *    1GB       3       250MB
4872  *   10GB      10       0.9GB
4873  *  100GB      31         3GB
4874  *    1TB     101        10GB
4875  *   10TB     320        32GB
4876  */
4877 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4878 {
4879         unsigned int gb, ratio;
4880
4881         /* Zone size in gigabytes */
4882         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4883         if (gb)
4884                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4885         else
4886                 ratio = 1;
4887
4888         zone->inactive_ratio = ratio;
4889 }
4890
4891 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4892 {
4893         struct zone *zone;
4894
4895         for_each_zone(zone)
4896                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4897 }
4898
4899 /*
4900  * Initialise min_free_kbytes.
4901  *
4902  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4903  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4904  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4905  *
4906  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4907  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4908  *
4909  * which yields
4910  *
4911  * 16MB:        512k
4912  * 32MB:        724k
4913  * 64MB:        1024k
4914  * 128MB:       1448k
4915  * 256MB:       2048k
4916  * 512MB:       2896k
4917  * 1024MB:      4096k
4918  * 2048MB:      5792k
4919  * 4096MB:      8192k
4920  * 8192MB:      11584k
4921  * 16384MB:     16384k
4922  */
4923 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
4924 {
4925         unsigned long lowmem_kbytes;
4926
4927         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4928
4929         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4930         if (min_free_kbytes < 128)
4931                 min_free_kbytes = 128;
4932         if (min_free_kbytes > 65536)
4933                 min_free_kbytes = 65536;
4934         setup_per_zone_wmarks();
4935         refresh_zone_stat_thresholds();
4936         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4937         setup_per_zone_inactive_ratio();
4938         return 0;
4939 }
4940 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4941
4942 /*
4943  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4944  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4945  *      changes.
4946  */
4947 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4948         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4949 {
4950         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
4951         if (write)
4952                 setup_per_zone_wmarks();
4953         return 0;
4954 }
4955
4956 #ifdef CONFIG_NUMA
4957 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4958         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4959 {
4960         struct zone *zone;
4961         int rc;
4962
4963         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4964         if (rc)
4965                 return rc;
4966
4967         for_each_zone(zone)
4968                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4969                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4970         return 0;
4971 }
4972
4973 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4974         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4975 {
4976         struct zone *zone;
4977         int rc;
4978
4979         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4980         if (rc)
4981                 return rc;
4982
4983         for_each_zone(zone)
4984                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4985                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4986         return 0;
4987 }
4988 #endif
4989
4990 /*
4991  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4992  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4993  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4994  *
4995  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4996  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4997  * if in function of the boot time zone sizes.
4998  */
4999 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5000         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5001 {
5002         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5003         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5004         return 0;
5005 }
5006
5007 /*
5008  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5009  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5010  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5011  */
5012
5013 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5014         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5015 {
5016         struct zone *zone;
5017         unsigned int cpu;
5018         int ret;
5019
5020         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5021         if (!write || (ret == -EINVAL))
5022                 return ret;
5023         for_each_populated_zone(zone) {
5024                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5025                         unsigned long  high;
5026                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5027                         setup_pagelist_highmark(
5028                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5029                 }
5030         }
5031         return 0;
5032 }
5033
5034 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5035
5036 #ifdef CONFIG_NUMA
5037 static int __init set_hashdist(char *str)
5038 {
5039         if (!str)
5040                 return 0;
5041         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5042         return 1;
5043 }
5044 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5045 #endif
5046
5047 /*
5048  * allocate a large system hash table from bootmem
5049  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5050  *   quantity of entries
5051  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5052  */
5053 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5054                                      unsigned long bucketsize,
5055                                      unsigned long numentries,
5056                                      int scale,
5057                                      int flags,
5058                                      unsigned int *_hash_shift,
5059                                      unsigned int *_hash_mask,
5060                                      unsigned long limit)
5061 {
5062         unsigned long long max = limit;
5063         unsigned long log2qty, size;
5064         void *table = NULL;
5065
5066         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5067         if (!numentries) {
5068                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5069                 numentries = nr_kernel_pages;
5070                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5071                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5072                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5073
5074                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5075                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5076                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5077                 else
5078                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5079
5080                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5081                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5082                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5083                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5084                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5085                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5086                                 BUG_ON(!numentries);
5087                         }
5088                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5089                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5090         }
5091         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5092
5093         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5094         if (max == 0) {
5095                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5096                 do_div(max, bucketsize);
5097         }
5098
5099         if (numentries > max)
5100                 numentries = max;
5101
5102         log2qty = ilog2(numentries);
5103
5104         do {
5105                 size = bucketsize << log2qty;
5106                 if (flags & HASH_EARLY)
5107                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5108                 else if (hashdist)
5109                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5110                 else {
5111                         /*
5112                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5113                          * some pages at the end of hash table which
5114                          * alloc_pages_exact() automatically does
5115                          */
5116                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5117                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5118                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5119                         }
5120                 }
5121         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5122
5123         if (!table)
5124                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5125
5126         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5127                tablename,
5128                (1UL << log2qty),
5129                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5130                size);
5131
5132         if (_hash_shift)
5133                 *_hash_shift = log2qty;
5134         if (_hash_mask)
5135                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5136
5137         return table;
5138 }
5139
5140 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5141 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5142                                                         unsigned long pfn)
5143 {
5144 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5145         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5146 #else
5147         return zone->pageblock_flags;
5148 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5149 }
5150
5151 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5152 {
5153 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5154         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5155         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5156 #else
5157         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5158         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5159 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5160 }
5161
5162 /**
5163  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5164  * @page: The page within the block of interest
5165  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5166  * @end_bitidx: The last bit of interest
5167  * returns pageblock_bits flags
5168  */
5169 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5170                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5171 {
5172         struct zone *zone;
5173         unsigned long *bitmap;
5174         unsigned long pfn, bitidx;
5175         unsigned long flags = 0;
5176         unsigned long value = 1;
5177
5178         zone = page_zone(page);
5179         pfn = page_to_pfn(page);
5180         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5181         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5182
5183         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5184                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5185                         flags |= value;
5186
5187         return flags;
5188 }
5189
5190 /**
5191  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5192  * @page: The page within the block of interest
5193  * @start_bitidx: The first bit of interest
5194  * @end_bitidx: The last bit of interest
5195  * @flags: The flags to set
5196  */
5197 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5198                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5199 {
5200         struct zone *zone;
5201         unsigned long *bitmap;
5202         unsigned long pfn, bitidx;
5203         unsigned long value = 1;
5204
5205         zone = page_zone(page);
5206         pfn = page_to_pfn(page);
5207         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5208         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5209         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5210         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5211
5212         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5213                 if (flags & value)
5214                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5215                 else
5216                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5217 }
5218
5219 /*
5220  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5221  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5222  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5223  */
5224
5225 static int
5226 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5227 {
5228         unsigned long pfn, iter, found;
5229         /*
5230          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5231          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5232          */
5233         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5234                 return true;
5235
5236         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5237                 return true;
5238
5239         pfn = page_to_pfn(page);
5240         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5241                 unsigned long check = pfn + iter;
5242
5243                 if (!pfn_valid_within(check))
5244                         continue;
5245
5246                 page = pfn_to_page(check);
5247                 if (!page_count(page)) {
5248                         if (PageBuddy(page))
5249                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5250                         continue;
5251                 }
5252                 if (!PageLRU(page))
5253                         found++;
5254                 /*
5255                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5256                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5257                  * and it still to be fixed.
5258                  */
5259                 /*
5260                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5261                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5262                  *
5263                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5264                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5265                  * page at boot.
5266                  */
5267                 if (found > count)
5268                         return false;
5269         }
5270         return true;
5271 }
5272
5273 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5274 {
5275         struct zone *zone = page_zone(page);
5276         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5277 }
5278
5279 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5280 {
5281         struct zone *zone;
5282         unsigned long flags, pfn;
5283         struct memory_isolate_notify arg;
5284         int notifier_ret;
5285         int ret = -EBUSY;
5286
5287         zone = page_zone(page);
5288
5289         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5290
5291         pfn = page_to_pfn(page);
5292         arg.start_pfn = pfn;
5293         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5294         arg.pages_found = 0;
5295
5296         /*
5297          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5298          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5299          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5300          * number of pages in a range that are held by the balloon
5301          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5302          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5303          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5304          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5305          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5306          */
5307         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5308         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5309         if (notifier_ret)
5310                 goto out;
5311         /*
5312          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5313          * We just check MOVABLE pages.
5314          */
5315         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5316                 ret = 0;
5317
5318         /*
5319          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5320          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5321          */
5322
5323 out:
5324         if (!ret) {
5325                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5326                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5327         }
5328
5329         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5330         if (!ret)
5331                 drain_all_pages();
5332         return ret;
5333 }
5334
5335 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5336 {
5337         struct zone *zone;
5338         unsigned long flags;
5339         zone = page_zone(page);
5340         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5341         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5342                 goto out;
5343         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5344         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5345 out:
5346         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5347 }
5348
5349 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5350 /*
5351  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5352  */
5353 void
5354 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5355 {
5356         struct page *page;
5357         struct zone *zone;
5358         int order, i;
5359         unsigned long pfn;
5360         unsigned long flags;
5361         /* find the first valid pfn */
5362         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5363                 if (pfn_valid(pfn))
5364                         break;
5365         if (pfn == end_pfn)
5366                 return;
5367         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5368         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5369         pfn = start_pfn;
5370         while (pfn < end_pfn) {
5371                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5372                         pfn++;
5373                         continue;
5374                 }
5375                 page = pfn_to_page(pfn);
5376                 BUG_ON(page_count(page));
5377                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5378                 order = page_order(page);
5379 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5380                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5381                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5382 #endif
5383                 list_del(&page->lru);
5384                 rmv_page_order(page);
5385                 zone->free_area[order].nr_free--;
5386                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5387                                       - (1UL << order));
5388                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5389                         SetPageReserved((page+i));
5390                 pfn += (1 << order);
5391         }
5392         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5393 }
5394 #endif
5395
5396 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5397 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5398 {
5399         struct zone *zone = page_zone(page);
5400         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5401         unsigned long flags;
5402         int order;
5403
5404         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5405         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5406                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5407
5408                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5409                         break;
5410         }
5411         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5412
5413         return order < MAX_ORDER;
5414 }
5415 #endif
5416
5417 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5418         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5419         {1UL << PG_error,               "error"         },
5420         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5421         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5422         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5423         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5424         {1UL << PG_active,              "active"        },
5425         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5426         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5427         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5428         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5429         {1UL << PG_private,             "private"       },
5430         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5431         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5432 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5433         {1UL << PG_head,                "head"          },
5434         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5435 #else
5436         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5437 #endif
5438         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5439         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5440         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5441         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5442         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5443 #ifdef CONFIG_MMU
5444         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5445 #endif
5446 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5447         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5448 #endif
5449 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5450         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5451 #endif
5452         {-1UL,                          NULL            },
5453 };
5454
5455 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5456 {
5457         const char *delim = "";
5458         unsigned long mask;
5459         int i;
5460
5461         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5462
5463         /* remove zone id */
5464         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5465
5466         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5467
5468                 mask = pageflag_names[i].mask;
5469                 if ((flags & mask) != mask)
5470                         continue;
5471
5472                 flags &= ~mask;
5473                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5474                 delim = "|";
5475         }
5476
5477         /* check for left over flags */
5478         if (flags)
5479                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5480
5481         printk(")\n");
5482 }
5483
5484 void dump_page(struct page *page)
5485 {
5486         printk(KERN_ALERT
5487                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5488                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5489                 page->mapping, page->index);
5490         dump_page_flags(page->flags);
5491         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5492 }