memblock: Make find_memory_core_early() find from top-down
[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/oom.h>
34 #include <linux/notifier.h>
35 #include <linux/topology.h>
36 #include <linux/sysctl.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/memory_hotplug.h>
40 #include <linux/nodemask.h>
41 #include <linux/vmalloc.h>
42 #include <linux/mempolicy.h>
43 #include <linux/stop_machine.h>
44 #include <linux/sort.h>
45 #include <linux/pfn.h>
46 #include <linux/backing-dev.h>
47 #include <linux/fault-inject.h>
48 #include <linux/page-isolation.h>
49 #include <linux/page_cgroup.h>
50 #include <linux/debugobjects.h>
51 #include <linux/kmemleak.h>
52 #include <linux/memory.h>
53 #include <linux/compaction.h>
54 #include <trace/events/kmem.h>
55 #include <linux/ftrace_event.h>
56
57 #include <asm/tlbflush.h>
58 #include <asm/div64.h>
59 #include "internal.h"
60
61 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
62 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
63 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
64 #endif
65
66 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
67 /*
68  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
69  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
70  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
71  * defined in <linux/topology.h>.
72  */
73 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
75 #endif
76
77 /*
78  * Array of node states.
79  */
80 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
81         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
82         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
83 #ifndef CONFIG_NUMA
84         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
85 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
86         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
87 #endif
88         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
89 #endif  /* NUMA */
90 };
91 EXPORT_SYMBOL(node_states);
92
93 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
94 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
95 int percpu_pagelist_fraction;
96 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
97
98 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
99 /*
100  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
101  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
102  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
103  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
104  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
105  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
106  */
107 void set_gfp_allowed_mask(gfp_t mask)
108 {
109         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
110         gfp_allowed_mask = mask;
111 }
112
113 gfp_t clear_gfp_allowed_mask(gfp_t mask)
114 {
115         gfp_t ret = gfp_allowed_mask;
116
117         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
118         gfp_allowed_mask &= ~mask;
119         return ret;
120 }
121 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
122
123 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
124 int pageblock_order __read_mostly;
125 #endif
126
127 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
128
129 /*
130  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
131  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
132  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
133  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
134  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
135  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
136  *
137  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
138  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
139  */
140 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
141 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
142          256,
143 #endif
144 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
145          256,
146 #endif
147 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
148          32,
149 #endif
150          32,
151 };
152
153 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
154
155 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
156 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
157          "DMA",
158 #endif
159 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
160          "DMA32",
161 #endif
162          "Normal",
163 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
164          "HighMem",
165 #endif
166          "Movable",
167 };
168
169 int min_free_kbytes = 1024;
170
171 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
172 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
173 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
174
175 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
176   /*
177    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
178    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
179    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
180    * so the number of times add_active_range() can be called is
181    * related to the number of nodes and the number of holes
182    */
183   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
184     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
185     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
186   #else
187     #if MAX_NUMNODES >= 32
188       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
189       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
190     #else
191       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
192       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
193     #endif
194   #endif
195
196   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
197   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
198   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
199   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
200   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
201   static unsigned long __initdata required_movablecore;
202   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
203
204   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
205   int movable_zone;
206   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
207 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
208
209 #if MAX_NUMNODES > 1
210 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
211 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
212 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
213 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
214 #endif
215
216 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
217
218 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
219 {
220
221         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
222                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
223
224         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
225                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
226 }
227
228 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
229
230 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
231 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
232 {
233         int ret = 0;
234         unsigned seq;
235         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
236
237         do {
238                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
239                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
240                         ret = 1;
241                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
242                         ret = 1;
243         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
244
245         return ret;
246 }
247
248 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
251                 return 0;
252         if (zone != page_zone(page))
253                 return 0;
254
255         return 1;
256 }
257 /*
258  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
259  */
260 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
261 {
262         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
263                 return 1;
264         if (!page_is_consistent(zone, page))
265                 return 1;
266
267         return 0;
268 }
269 #else
270 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         return 0;
273 }
274 #endif
275
276 static void bad_page(struct page *page)
277 {
278         static unsigned long resume;
279         static unsigned long nr_shown;
280         static unsigned long nr_unshown;
281
282         /* Don't complain about poisoned pages */
283         if (PageHWPoison(page)) {
284                 __ClearPageBuddy(page);
285                 return;
286         }
287
288         /*
289          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
290          * or allow a steady drip of one report per second.
291          */
292         if (nr_shown == 60) {
293                 if (time_before(jiffies, resume)) {
294                         nr_unshown++;
295                         goto out;
296                 }
297                 if (nr_unshown) {
298                         printk(KERN_ALERT
299                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
300                                 nr_unshown);
301                         nr_unshown = 0;
302                 }
303                 nr_shown = 0;
304         }
305         if (nr_shown++ == 0)
306                 resume = jiffies + 60 * HZ;
307
308         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
309                 current->comm, page_to_pfn(page));
310         dump_page(page);
311
312         dump_stack();
313 out:
314         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
315         __ClearPageBuddy(page);
316         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
317 }
318
319 /*
320  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
321  *
322  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
323  *
324  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
325  *
326  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
327  * the head page (even the head page has this).
328  *
329  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
330  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
331  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
332  */
333
334 static void free_compound_page(struct page *page)
335 {
336         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
337 }
338
339 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
340 {
341         int i;
342         int nr_pages = 1 << order;
343
344         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
345         set_compound_order(page, order);
346         __SetPageHead(page);
347         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
348                 struct page *p = page + i;
349
350                 __SetPageTail(p);
351                 p->first_page = page;
352         }
353 }
354
355 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
356 {
357         int i;
358         int nr_pages = 1 << order;
359         int bad = 0;
360
361         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
362             unlikely(!PageHead(page))) {
363                 bad_page(page);
364                 bad++;
365         }
366
367         __ClearPageHead(page);
368
369         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
370                 struct page *p = page + i;
371
372                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
373                         bad_page(page);
374                         bad++;
375                 }
376                 __ClearPageTail(p);
377         }
378
379         return bad;
380 }
381
382 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
383 {
384         int i;
385
386         /*
387          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
388          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
389          */
390         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
391         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
392                 clear_highpage(page + i);
393 }
394
395 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
396 {
397         set_page_private(page, order);
398         __SetPageBuddy(page);
399 }
400
401 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
402 {
403         __ClearPageBuddy(page);
404         set_page_private(page, 0);
405 }
406
407 /*
408  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
409  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
410  *
411  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
412  * the following equation:
413  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
414  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
415  * 1 buddy is #10:
416  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
417  *
418  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
419  * satisfies the following equation:
420  *     P = B & ~(1 << O)
421  *
422  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
423  */
424 static inline struct page *
425 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
426 {
427         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
428
429         return page + (buddy_idx - page_idx);
430 }
431
432 static inline unsigned long
433 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
434 {
435         return (page_idx & ~(1 << order));
436 }
437
438 /*
439  * This function checks whether a page is free && is the buddy
440  * we can do coalesce a page and its buddy if
441  * (a) the buddy is not in a hole &&
442  * (b) the buddy is in the buddy system &&
443  * (c) a page and its buddy have the same order &&
444  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
445  *
446  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
447  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
448  *
449  * For recording page's order, we use page_private(page).
450  */
451 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
452                                                                 int order)
453 {
454         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
455                 return 0;
456
457         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
458                 return 0;
459
460         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
461                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
462                 return 1;
463         }
464         return 0;
465 }
466
467 /*
468  * Freeing function for a buddy system allocator.
469  *
470  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
471  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
472  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
473  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
474  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
475  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
476  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
477  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
478  * parts of the VM system.
479  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
480  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
481  * order is recorded in page_private(page) field.
482  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
483  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
484  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
485  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
486  * triggers coalescing into a block of larger size.            
487  *
488  * -- wli
489  */
490
491 static inline void __free_one_page(struct page *page,
492                 struct zone *zone, unsigned int order,
493                 int migratetype)
494 {
495         unsigned long page_idx;
496         unsigned long combined_idx;
497         struct page *buddy;
498
499         if (unlikely(PageCompound(page)))
500                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
501                         return;
502
503         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
504
505         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
506
507         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
508         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
509
510         while (order < MAX_ORDER-1) {
511                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
512                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
513                         break;
514
515                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
516                 list_del(&buddy->lru);
517                 zone->free_area[order].nr_free--;
518                 rmv_page_order(buddy);
519                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
520                 page = page + (combined_idx - page_idx);
521                 page_idx = combined_idx;
522                 order++;
523         }
524         set_page_order(page, order);
525
526         /*
527          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
528          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
529          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
530          * that is happening, add the free page to the tail of the list
531          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
532          * as a higher order page
533          */
534         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
535                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
536                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
537                 higher_page = page + combined_idx - page_idx;
538                 higher_buddy = __page_find_buddy(higher_page, combined_idx, order + 1);
539                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
540                         list_add_tail(&page->lru,
541                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
542                         goto out;
543                 }
544         }
545
546         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
547 out:
548         zone->free_area[order].nr_free++;
549 }
550
551 /*
552  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
553  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
554  * free_pages_check() will verify...
555  */
556 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
557 {
558         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
559         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
560 }
561
562 static inline int free_pages_check(struct page *page)
563 {
564         if (unlikely(page_mapcount(page) |
565                 (page->mapping != NULL)  |
566                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
567                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
568                 bad_page(page);
569                 return 1;
570         }
571         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
572                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
573         return 0;
574 }
575
576 /*
577  * Frees a number of pages from the PCP lists
578  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
579  * count is the number of pages to free.
580  *
581  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
582  * see if this freeing clears that state.
583  *
584  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
585  * pinned" detection logic.
586  */
587 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
588                                         struct per_cpu_pages *pcp)
589 {
590         int migratetype = 0;
591         int batch_free = 0;
592         int to_free = count;
593
594         spin_lock(&zone->lock);
595         zone->all_unreclaimable = 0;
596         zone->pages_scanned = 0;
597
598         while (to_free) {
599                 struct page *page;
600                 struct list_head *list;
601
602                 /*
603                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
604                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
605                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
606                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
607                  * lists
608                  */
609                 do {
610                         batch_free++;
611                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
612                                 migratetype = 0;
613                         list = &pcp->lists[migratetype];
614                 } while (list_empty(list));
615
616                 do {
617                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
618                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
619                         list_del(&page->lru);
620                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
621                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
622                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
623                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
624         }
625         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
626         spin_unlock(&zone->lock);
627 }
628
629 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
630                                 int migratetype)
631 {
632         spin_lock(&zone->lock);
633         zone->all_unreclaimable = 0;
634         zone->pages_scanned = 0;
635
636         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
637         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
638         spin_unlock(&zone->lock);
639 }
640
641 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
642 {
643         int i;
644         int bad = 0;
645
646         trace_mm_page_free_direct(page, order);
647         kmemcheck_free_shadow(page, order);
648
649         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
650                 struct page *pg = page + i;
651
652                 if (PageAnon(pg))
653                         pg->mapping = NULL;
654                 bad += free_pages_check(pg);
655         }
656         if (bad)
657                 return false;
658
659         if (!PageHighMem(page)) {
660                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
661                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
662                                            PAGE_SIZE << order);
663         }
664         arch_free_page(page, order);
665         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
666
667         return true;
668 }
669
670 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
671 {
672         unsigned long flags;
673         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
674
675         if (!free_pages_prepare(page, order))
676                 return;
677
678         local_irq_save(flags);
679         if (unlikely(wasMlocked))
680                 free_page_mlock(page);
681         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
682         free_one_page(page_zone(page), page, order,
683                                         get_pageblock_migratetype(page));
684         local_irq_restore(flags);
685 }
686
687 /*
688  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
689  */
690 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
691 {
692         if (order == 0) {
693                 __ClearPageReserved(page);
694                 set_page_count(page, 0);
695                 set_page_refcounted(page);
696                 __free_page(page);
697         } else {
698                 int loop;
699
700                 prefetchw(page);
701                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
702                         struct page *p = &page[loop];
703
704                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
705                                 prefetchw(p + 1);
706                         __ClearPageReserved(p);
707                         set_page_count(p, 0);
708                 }
709
710                 set_page_refcounted(page);
711                 __free_pages(page, order);
712         }
713 }
714
715
716 /*
717  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
718  * Please do not alter this order without good reasons and regression
719  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
720  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
721  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
722  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
723  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
724  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
725  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
726  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
727  *
728  * -- wli
729  */
730 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
731         int low, int high, struct free_area *area,
732         int migratetype)
733 {
734         unsigned long size = 1 << high;
735
736         while (high > low) {
737                 area--;
738                 high--;
739                 size >>= 1;
740                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
741                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
742                 area->nr_free++;
743                 set_page_order(&page[size], high);
744         }
745 }
746
747 /*
748  * This page is about to be returned from the page allocator
749  */
750 static inline int check_new_page(struct page *page)
751 {
752         if (unlikely(page_mapcount(page) |
753                 (page->mapping != NULL)  |
754                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
755                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
756                 bad_page(page);
757                 return 1;
758         }
759         return 0;
760 }
761
762 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
763 {
764         int i;
765
766         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
767                 struct page *p = page + i;
768                 if (unlikely(check_new_page(p)))
769                         return 1;
770         }
771
772         set_page_private(page, 0);
773         set_page_refcounted(page);
774
775         arch_alloc_page(page, order);
776         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
777
778         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
779                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
780
781         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
782                 prep_compound_page(page, order);
783
784         return 0;
785 }
786
787 /*
788  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
789  * the smallest available page from the freelists
790  */
791 static inline
792 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
793                                                 int migratetype)
794 {
795         unsigned int current_order;
796         struct free_area * area;
797         struct page *page;
798
799         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
800         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
801                 area = &(zone->free_area[current_order]);
802                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
803                         continue;
804
805                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
806                                                         struct page, lru);
807                 list_del(&page->lru);
808                 rmv_page_order(page);
809                 area->nr_free--;
810                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
811                 return page;
812         }
813
814         return NULL;
815 }
816
817
818 /*
819  * This array describes the order lists are fallen back to when
820  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
821  */
822 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
823         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
824         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
825         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
826         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
827 };
828
829 /*
830  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
831  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
832  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
833  */
834 static int move_freepages(struct zone *zone,
835                           struct page *start_page, struct page *end_page,
836                           int migratetype)
837 {
838         struct page *page;
839         unsigned long order;
840         int pages_moved = 0;
841
842 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
843         /*
844          * page_zone is not safe to call in this context when
845          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
846          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
847          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
848          * grouping pages by mobility
849          */
850         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
851 #endif
852
853         for (page = start_page; page <= end_page;) {
854                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
855                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
856
857                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
858                         page++;
859                         continue;
860                 }
861
862                 if (!PageBuddy(page)) {
863                         page++;
864                         continue;
865                 }
866
867                 order = page_order(page);
868                 list_del(&page->lru);
869                 list_add(&page->lru,
870                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
871                 page += 1 << order;
872                 pages_moved += 1 << order;
873         }
874
875         return pages_moved;
876 }
877
878 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
879                                 int migratetype)
880 {
881         unsigned long start_pfn, end_pfn;
882         struct page *start_page, *end_page;
883
884         start_pfn = page_to_pfn(page);
885         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
886         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
887         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
888         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
889
890         /* Do not cross zone boundaries */
891         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
892                 start_page = page;
893         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
894                 return 0;
895
896         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
897 }
898
899 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
900                                         int start_order, int migratetype)
901 {
902         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
903
904         while (nr_pageblocks--) {
905                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
906                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
907         }
908 }
909
910 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
911 static inline struct page *
912 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
913 {
914         struct free_area * area;
915         int current_order;
916         struct page *page;
917         int migratetype, i;
918
919         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
920         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
921                                                 --current_order) {
922                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
923                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
924
925                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
926                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
927                                 continue;
928
929                         area = &(zone->free_area[current_order]);
930                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
931                                 continue;
932
933                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
934                                         struct page, lru);
935                         area->nr_free--;
936
937                         /*
938                          * If breaking a large block of pages, move all free
939                          * pages to the preferred allocation list. If falling
940                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
941                          * agressive about taking ownership of free pages
942                          */
943                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
944                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
945                                         page_group_by_mobility_disabled) {
946                                 unsigned long pages;
947                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
948                                                                 start_migratetype);
949
950                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
951                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
952                                                 page_group_by_mobility_disabled)
953                                         set_pageblock_migratetype(page,
954                                                                 start_migratetype);
955
956                                 migratetype = start_migratetype;
957                         }
958
959                         /* Remove the page from the freelists */
960                         list_del(&page->lru);
961                         rmv_page_order(page);
962
963                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
964                         if (current_order >= pageblock_order)
965                                 change_pageblock_range(page, current_order,
966                                                         start_migratetype);
967
968                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
969
970                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
971                                 start_migratetype, migratetype);
972
973                         return page;
974                 }
975         }
976
977         return NULL;
978 }
979
980 /*
981  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
982  * Call me with the zone->lock already held.
983  */
984 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
985                                                 int migratetype)
986 {
987         struct page *page;
988
989 retry_reserve:
990         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
991
992         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
993                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
994
995                 /*
996                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
997                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
998                  * and we want just one call site
999                  */
1000                 if (!page) {
1001                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1002                         goto retry_reserve;
1003                 }
1004         }
1005
1006         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1007         return page;
1008 }
1009
1010 /* 
1011  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1012  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1013  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1014  */
1015 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1016                         unsigned long count, struct list_head *list,
1017                         int migratetype, int cold)
1018 {
1019         int i;
1020         
1021         spin_lock(&zone->lock);
1022         for (i = 0; i < count; ++i) {
1023                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1024                 if (unlikely(page == NULL))
1025                         break;
1026
1027                 /*
1028                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1029                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1030                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1031                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1032                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1033                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1034                  * properly.
1035                  */
1036                 if (likely(cold == 0))
1037                         list_add(&page->lru, list);
1038                 else
1039                         list_add_tail(&page->lru, list);
1040                 set_page_private(page, migratetype);
1041                 list = &page->lru;
1042         }
1043         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1044         spin_unlock(&zone->lock);
1045         return i;
1046 }
1047
1048 #ifdef CONFIG_NUMA
1049 /*
1050  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1051  * currently executing processor on remote nodes after they have
1052  * expired.
1053  *
1054  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1055  * a single processor.
1056  */
1057 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1058 {
1059         unsigned long flags;
1060         int to_drain;
1061
1062         local_irq_save(flags);
1063         if (pcp->count >= pcp->batch)
1064                 to_drain = pcp->batch;
1065         else
1066                 to_drain = pcp->count;
1067         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1068         pcp->count -= to_drain;
1069         local_irq_restore(flags);
1070 }
1071 #endif
1072
1073 /*
1074  * Drain pages of the indicated processor.
1075  *
1076  * The processor must either be the current processor and the
1077  * thread pinned to the current processor or a processor that
1078  * is not online.
1079  */
1080 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1081 {
1082         unsigned long flags;
1083         struct zone *zone;
1084
1085         for_each_populated_zone(zone) {
1086                 struct per_cpu_pageset *pset;
1087                 struct per_cpu_pages *pcp;
1088
1089                 local_irq_save(flags);
1090                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1091
1092                 pcp = &pset->pcp;
1093                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1094                 pcp->count = 0;
1095                 local_irq_restore(flags);
1096         }
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1101  */
1102 void drain_local_pages(void *arg)
1103 {
1104         drain_pages(smp_processor_id());
1105 }
1106
1107 /*
1108  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1109  */
1110 void drain_all_pages(void)
1111 {
1112         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1113 }
1114
1115 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1116
1117 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1118 {
1119         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1120         unsigned long flags;
1121         int order, t;
1122         struct list_head *curr;
1123
1124         if (!zone->spanned_pages)
1125                 return;
1126
1127         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1128
1129         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1130         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1131                 if (pfn_valid(pfn)) {
1132                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1133
1134                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1135                                 swsusp_unset_page_free(page);
1136                 }
1137
1138         for_each_migratetype_order(order, t) {
1139                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1140                         unsigned long i;
1141
1142                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1143                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1144                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1145                 }
1146         }
1147         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1148 }
1149 #endif /* CONFIG_PM */
1150
1151 /*
1152  * Free a 0-order page
1153  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1154  */
1155 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1156 {
1157         struct zone *zone = page_zone(page);
1158         struct per_cpu_pages *pcp;
1159         unsigned long flags;
1160         int migratetype;
1161         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1162
1163         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1164                 return;
1165
1166         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1167         set_page_private(page, migratetype);
1168         local_irq_save(flags);
1169         if (unlikely(wasMlocked))
1170                 free_page_mlock(page);
1171         __count_vm_event(PGFREE);
1172
1173         /*
1174          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1175          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1176          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1177          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1178          * excessively into the page allocator
1179          */
1180         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1181                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1182                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1183                         goto out;
1184                 }
1185                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1186         }
1187
1188         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1189         if (cold)
1190                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1191         else
1192                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1193         pcp->count++;
1194         if (pcp->count >= pcp->high) {
1195                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1196                 pcp->count -= pcp->batch;
1197         }
1198
1199 out:
1200         local_irq_restore(flags);
1201 }
1202
1203 /*
1204  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1205  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1206  * Each sub-page must be freed individually.
1207  *
1208  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1209  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1210  */
1211 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1212 {
1213         int i;
1214
1215         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1216         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1217
1218 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1219         /*
1220          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1221          * otherwise free the whole shadow.
1222          */
1223         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1224                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1225 #endif
1226
1227         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1228                 set_page_refcounted(page + i);
1229 }
1230
1231 /*
1232  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1233  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1234  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1235  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1236  * are enabled.
1237  *
1238  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1239  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1240  */
1241 int split_free_page(struct page *page)
1242 {
1243         unsigned int order;
1244         unsigned long watermark;
1245         struct zone *zone;
1246
1247         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1248
1249         zone = page_zone(page);
1250         order = page_order(page);
1251
1252         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1253         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1254         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1255                 return 0;
1256
1257         /* Remove page from free list */
1258         list_del(&page->lru);
1259         zone->free_area[order].nr_free--;
1260         rmv_page_order(page);
1261         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1262
1263         /* Split into individual pages */
1264         set_page_refcounted(page);
1265         split_page(page, order);
1266
1267         if (order >= pageblock_order - 1) {
1268                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1269                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1270                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1271         }
1272
1273         return 1 << order;
1274 }
1275
1276 /*
1277  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1278  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1279  * or two.
1280  */
1281 static inline
1282 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1283                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1284                         int migratetype)
1285 {
1286         unsigned long flags;
1287         struct page *page;
1288         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1289
1290 again:
1291         if (likely(order == 0)) {
1292                 struct per_cpu_pages *pcp;
1293                 struct list_head *list;
1294
1295                 local_irq_save(flags);
1296                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1297                 list = &pcp->lists[migratetype];
1298                 if (list_empty(list)) {
1299                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1300                                         pcp->batch, list,
1301                                         migratetype, cold);
1302                         if (unlikely(list_empty(list)))
1303                                 goto failed;
1304                 }
1305
1306                 if (cold)
1307                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1308                 else
1309                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1310
1311                 list_del(&page->lru);
1312                 pcp->count--;
1313         } else {
1314                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1315                         /*
1316                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1317                          *
1318                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1319                          * properly detect and handle allocation failures.
1320                          *
1321                          * We most definitely don't want callers attempting to
1322                          * allocate greater than order-1 page units with
1323                          * __GFP_NOFAIL.
1324                          */
1325                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1326                 }
1327                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1328                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1329                 spin_unlock(&zone->lock);
1330                 if (!page)
1331                         goto failed;
1332                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1333         }
1334
1335         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1336         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1337         local_irq_restore(flags);
1338
1339         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1340         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1341                 goto again;
1342         return page;
1343
1344 failed:
1345         local_irq_restore(flags);
1346         return NULL;
1347 }
1348
1349 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1350 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1351 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1352 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1353 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1354
1355 /* Mask to get the watermark bits */
1356 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1357
1358 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1359 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1360 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1361
1362 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1363
1364 static struct fail_page_alloc_attr {
1365         struct fault_attr attr;
1366
1367         u32 ignore_gfp_highmem;
1368         u32 ignore_gfp_wait;
1369         u32 min_order;
1370
1371 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1372
1373         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1374         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1375         struct dentry *min_order_file;
1376
1377 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1378
1379 } fail_page_alloc = {
1380         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1381         .ignore_gfp_wait = 1,
1382         .ignore_gfp_highmem = 1,
1383         .min_order = 1,
1384 };
1385
1386 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1387 {
1388         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1389 }
1390 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1391
1392 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1393 {
1394         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1395                 return 0;
1396         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1397                 return 0;
1398         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1399                 return 0;
1400         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1401                 return 0;
1402
1403         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1404 }
1405
1406 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1407
1408 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1409 {
1410         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1411         struct dentry *dir;
1412         int err;
1413
1414         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1415                                        "fail_page_alloc");
1416         if (err)
1417                 return err;
1418         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1419
1420         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1421                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1422                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1423
1424         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1425                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1426                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1427         fail_page_alloc.min_order_file =
1428                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1429                                    &fail_page_alloc.min_order);
1430
1431         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1432             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1433             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1434                 err = -ENOMEM;
1435                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1436                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1437                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1438                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1439         }
1440
1441         return err;
1442 }
1443
1444 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1445
1446 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1447
1448 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1449
1450 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1451 {
1452         return 0;
1453 }
1454
1455 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1456
1457 /*
1458  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1459  * of the allocation.
1460  */
1461 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1462                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1463 {
1464         /* free_pages my go negative - that's OK */
1465         long min = mark;
1466         long free_pages = zone_nr_free_pages(z) - (1 << order) + 1;
1467         int o;
1468
1469         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1470                 min -= min / 2;
1471         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1472                 min -= min / 4;
1473
1474         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1475                 return 0;
1476         for (o = 0; o < order; o++) {
1477                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1478                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1479
1480                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1481                 min >>= 1;
1482
1483                 if (free_pages <= min)
1484                         return 0;
1485         }
1486         return 1;
1487 }
1488
1489 #ifdef CONFIG_NUMA
1490 /*
1491  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1492  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1493  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1494  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1495  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1496  *
1497  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1498  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1499  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1500  *
1501  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1502  * nothing and returns NULL.
1503  *
1504  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1505  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1506  *
1507  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1508  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1509  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1510  * quickly as we can.
1511  */
1512 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1513 {
1514         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1515         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1516
1517         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1518         if (!zlc)
1519                 return NULL;
1520
1521         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1522                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1523                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1524         }
1525
1526         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1527                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1528                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1529         return allowednodes;
1530 }
1531
1532 /*
1533  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1534  * if it is worth looking at further for free memory:
1535  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1536  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1537  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1538  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1539  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1540  * else return false (zero) if it is not.
1541  *
1542  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1543  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1544  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1545  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1546  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1547  * into the second scan of the zonelist.
1548  *
1549  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1550  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1551  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1552  * unturned looking for a free page.
1553  */
1554 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1555                                                 nodemask_t *allowednodes)
1556 {
1557         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1558         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1559         int n;                          /* node that zone *z is on */
1560
1561         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1562         if (!zlc)
1563                 return 1;
1564
1565         i = z - zonelist->_zonerefs;
1566         n = zlc->z_to_n[i];
1567
1568         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1569         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1570 }
1571
1572 /*
1573  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1574  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1575  * from that zone don't waste time re-examining it.
1576  */
1577 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1578 {
1579         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1580         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1581
1582         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1583         if (!zlc)
1584                 return;
1585
1586         i = z - zonelist->_zonerefs;
1587
1588         set_bit(i, zlc->fullzones);
1589 }
1590
1591 #else   /* CONFIG_NUMA */
1592
1593 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1594 {
1595         return NULL;
1596 }
1597
1598 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1599                                 nodemask_t *allowednodes)
1600 {
1601         return 1;
1602 }
1603
1604 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1605 {
1606 }
1607 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1608
1609 /*
1610  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1611  * a page.
1612  */
1613 static struct page *
1614 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1615                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1616                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1617 {
1618         struct zoneref *z;
1619         struct page *page = NULL;
1620         int classzone_idx;
1621         struct zone *zone;
1622         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1623         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1624         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1625
1626         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1627 zonelist_scan:
1628         /*
1629          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1630          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1631          */
1632         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1633                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1634                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1635                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1636                                 continue;
1637                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1638                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1639                                 goto try_next_zone;
1640
1641                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1642                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1643                         unsigned long mark;
1644                         int ret;
1645
1646                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1647                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1648                                     classzone_idx, alloc_flags))
1649                                 goto try_this_zone;
1650
1651                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1652                                 goto this_zone_full;
1653
1654                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1655                         switch (ret) {
1656                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1657                                 /* did not scan */
1658                                 goto try_next_zone;
1659                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1660                                 /* scanned but unreclaimable */
1661                                 goto this_zone_full;
1662                         default:
1663                                 /* did we reclaim enough */
1664                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1665                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1666                                         goto this_zone_full;
1667                         }
1668                 }
1669
1670 try_this_zone:
1671                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1672                                                 gfp_mask, migratetype);
1673                 if (page)
1674                         break;
1675 this_zone_full:
1676                 if (NUMA_BUILD)
1677                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1678 try_next_zone:
1679                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1680                         /*
1681                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1682                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1683                          */
1684                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1685                         zlc_active = 1;
1686                         did_zlc_setup = 1;
1687                 }
1688         }
1689
1690         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1691                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1692                 zlc_active = 0;
1693                 goto zonelist_scan;
1694         }
1695         return page;
1696 }
1697
1698 static inline int
1699 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1700                                 unsigned long pages_reclaimed)
1701 {
1702         /* Do not loop if specifically requested */
1703         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1704                 return 0;
1705
1706         /*
1707          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1708          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1709          * implementations.
1710          */
1711         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1712                 return 1;
1713
1714         /*
1715          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1716          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1717          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1718          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1719          * allocation still fails, we stop retrying.
1720          */
1721         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1722                 return 1;
1723
1724         /*
1725          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1726          * explicitly requests that.
1727          */
1728         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1729                 return 1;
1730
1731         return 0;
1732 }
1733
1734 static inline struct page *
1735 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1736         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1737         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1738         int migratetype)
1739 {
1740         struct page *page;
1741
1742         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1743         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1744                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1745                 return NULL;
1746         }
1747
1748         /*
1749          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1750          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1751          * we're still under heavy pressure.
1752          */
1753         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1754                 order, zonelist, high_zoneidx,
1755                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1756                 preferred_zone, migratetype);
1757         if (page)
1758                 goto out;
1759
1760         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1761                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1762                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1763                         goto out;
1764                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1765                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1766                         goto out;
1767                 /*
1768                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1769                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1770                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1771                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1772                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1773                  */
1774                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1775                         goto out;
1776         }
1777         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1778         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1779
1780 out:
1781         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1782         return page;
1783 }
1784
1785 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1786 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1787 static struct page *
1788 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1789         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1790         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1791         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1792 {
1793         struct page *page;
1794
1795         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1796                 return NULL;
1797
1798         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1799                                                                 nodemask);
1800         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1801
1802                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1803                 drain_pages(get_cpu());
1804                 put_cpu();
1805
1806                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1807                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1808                                 alloc_flags, preferred_zone,
1809                                 migratetype);
1810                 if (page) {
1811                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1812                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1813                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1814                         return page;
1815                 }
1816
1817                 /*
1818                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1819                  * The most likely reason is that pages exist,
1820                  * but not enough to satisfy watermarks.
1821                  */
1822                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1823                 defer_compaction(preferred_zone);
1824
1825                 cond_resched();
1826         }
1827
1828         return NULL;
1829 }
1830 #else
1831 static inline struct page *
1832 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1833         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1834         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1835         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1836 {
1837         return NULL;
1838 }
1839 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1840
1841 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1842 static inline struct page *
1843 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1844         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1845         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1846         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1847 {
1848         struct page *page = NULL;
1849         struct reclaim_state reclaim_state;
1850         struct task_struct *p = current;
1851         bool drained = false;
1852
1853         cond_resched();
1854
1855         /* We now go into synchronous reclaim */
1856         cpuset_memory_pressure_bump();
1857         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1858         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1859         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1860         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1861
1862         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1863
1864         p->reclaim_state = NULL;
1865         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1866         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1867
1868         cond_resched();
1869
1870         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1871                 return NULL;
1872
1873 retry:
1874         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1875                                         zonelist, high_zoneidx,
1876                                         alloc_flags, preferred_zone,
1877                                         migratetype);
1878
1879         /*
1880          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1881          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1882          */
1883         if (!page && !drained) {
1884                 drain_all_pages();
1885                 drained = true;
1886                 goto retry;
1887         }
1888
1889         return page;
1890 }
1891
1892 /*
1893  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1894  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1895  */
1896 static inline struct page *
1897 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1898         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1899         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1900         int migratetype)
1901 {
1902         struct page *page;
1903
1904         do {
1905                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1906                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1907                         preferred_zone, migratetype);
1908
1909                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1910                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1911         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1912
1913         return page;
1914 }
1915
1916 static inline
1917 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1918                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1919 {
1920         struct zoneref *z;
1921         struct zone *zone;
1922
1923         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1924                 wakeup_kswapd(zone, order);
1925 }
1926
1927 static inline int
1928 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1929 {
1930         struct task_struct *p = current;
1931         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1932         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1933
1934         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1935         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
1936
1937         /*
1938          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1939          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1940          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1941          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1942          */
1943         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1944
1945         if (!wait) {
1946                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1947                 /*
1948                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1949                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1950                  */
1951                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1952         } else if (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt())
1953                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1954
1955         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1956                 if (!in_interrupt() &&
1957                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1958                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1959                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1960         }
1961
1962         return alloc_flags;
1963 }
1964
1965 static inline struct page *
1966 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1967         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1968         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1969         int migratetype)
1970 {
1971         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1972         struct page *page = NULL;
1973         int alloc_flags;
1974         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1975         unsigned long did_some_progress;
1976         struct task_struct *p = current;
1977
1978         /*
1979          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1980          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1981          * be using allocators in order of preference for an area that is
1982          * too large.
1983          */
1984         if (order >= MAX_ORDER) {
1985                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1986                 return NULL;
1987         }
1988
1989         /*
1990          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1991          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1992          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1993          * using a larger set of nodes after it has established that the
1994          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1995          * over allocated.
1996          */
1997         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1998                 goto nopage;
1999
2000 restart:
2001         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
2002
2003         /*
2004          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2005          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2006          * to how we want to proceed.
2007          */
2008         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2009
2010         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2011         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2012                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2013                         preferred_zone, migratetype);
2014         if (page)
2015                 goto got_pg;
2016
2017 rebalance:
2018         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2019         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2020                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2021                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2022                                 preferred_zone, migratetype);
2023                 if (page)
2024                         goto got_pg;
2025         }
2026
2027         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2028         if (!wait)
2029                 goto nopage;
2030
2031         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2032         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
2033                 goto nopage;
2034
2035         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2036         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2037                 goto nopage;
2038
2039         /* Try direct compaction */
2040         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2041                                         zonelist, high_zoneidx,
2042                                         nodemask,
2043                                         alloc_flags, preferred_zone,
2044                                         migratetype, &did_some_progress);
2045         if (page)
2046                 goto got_pg;
2047
2048         /* Try direct reclaim and then allocating */
2049         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2050                                         zonelist, high_zoneidx,
2051                                         nodemask,
2052                                         alloc_flags, preferred_zone,
2053                                         migratetype, &did_some_progress);
2054         if (page)
2055                 goto got_pg;
2056
2057         /*
2058          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2059          * running out of options and have to consider going OOM
2060          */
2061         if (!did_some_progress) {
2062                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2063                         if (oom_killer_disabled)
2064                                 goto nopage;
2065                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2066                                         zonelist, high_zoneidx,
2067                                         nodemask, preferred_zone,
2068                                         migratetype);
2069                         if (page)
2070                                 goto got_pg;
2071
2072                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2073                                 /*
2074                                  * The oom killer is not called for high-order
2075                                  * allocations that may fail, so if no progress
2076                                  * is being made, there are no other options and
2077                                  * retrying is unlikely to help.
2078                                  */
2079                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2080                                         goto nopage;
2081                                 /*
2082                                  * The oom killer is not called for lowmem
2083                                  * allocations to prevent needlessly killing
2084                                  * innocent tasks.
2085                                  */
2086                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2087                                         goto nopage;
2088                         }
2089
2090                         goto restart;
2091                 }
2092         }
2093
2094         /* Check if we should retry the allocation */
2095         pages_reclaimed += did_some_progress;
2096         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2097                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2098                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2099                 goto rebalance;
2100         }
2101
2102 nopage:
2103         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2104                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
2105                         " order:%d, mode:0x%x\n",
2106                         p->comm, order, gfp_mask);
2107                 dump_stack();
2108                 show_mem();
2109         }
2110         return page;
2111 got_pg:
2112         if (kmemcheck_enabled)
2113                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2114         return page;
2115
2116 }
2117
2118 /*
2119  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2120  */
2121 struct page *
2122 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2123                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2124 {
2125         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2126         struct zone *preferred_zone;
2127         struct page *page;
2128         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2129
2130         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2131
2132         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2133
2134         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2135
2136         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2137                 return NULL;
2138
2139         /*
2140          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2141          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2142          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2143          */
2144         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2145                 return NULL;
2146
2147         get_mems_allowed();
2148         /* The preferred zone is used for statistics later */
2149         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
2150         if (!preferred_zone) {
2151                 put_mems_allowed();
2152                 return NULL;
2153         }
2154
2155         /* First allocation attempt */
2156         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2157                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2158                         preferred_zone, migratetype);
2159         if (unlikely(!page))
2160                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2161                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2162                                 preferred_zone, migratetype);
2163         put_mems_allowed();
2164
2165         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2166         return page;
2167 }
2168 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2169
2170 /*
2171  * Common helper functions.
2172  */
2173 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2174 {
2175         struct page *page;
2176
2177         /*
2178          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2179          * a highmem page
2180          */
2181         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2182
2183         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2184         if (!page)
2185                 return 0;
2186         return (unsigned long) page_address(page);
2187 }
2188 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2189
2190 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2191 {
2192         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2193 }
2194 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2195
2196 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2197 {
2198         int i = pagevec_count(pvec);
2199
2200         while (--i >= 0) {
2201                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2202                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2203         }
2204 }
2205
2206 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2207 {
2208         if (put_page_testzero(page)) {
2209                 if (order == 0)
2210                         free_hot_cold_page(page, 0);
2211                 else
2212                         __free_pages_ok(page, order);
2213         }
2214 }
2215
2216 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2217
2218 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2219 {
2220         if (addr != 0) {
2221                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2222                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2223         }
2224 }
2225
2226 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2227
2228 /**
2229  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2230  * @size: the number of bytes to allocate
2231  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2232  *
2233  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2234  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2235  * allocate memory in power-of-two pages.
2236  *
2237  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2238  *
2239  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2240  */
2241 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2242 {
2243         unsigned int order = get_order(size);
2244         unsigned long addr;
2245
2246         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2247         if (addr) {
2248                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2249                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2250
2251                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2252                 while (used < alloc_end) {
2253                         free_page(used);
2254                         used += PAGE_SIZE;
2255                 }
2256         }
2257
2258         return (void *)addr;
2259 }
2260 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2261
2262 /**
2263  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2264  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2265  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2266  *
2267  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2268  */
2269 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2270 {
2271         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2272         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2273
2274         while (addr < end) {
2275                 free_page(addr);
2276                 addr += PAGE_SIZE;
2277         }
2278 }
2279 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2280
2281 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2282 {
2283         struct zoneref *z;
2284         struct zone *zone;
2285
2286         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2287         unsigned int sum = 0;
2288
2289         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2290
2291         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2292                 unsigned long size = zone->present_pages;
2293                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2294                 if (size > high)
2295                         sum += size - high;
2296         }
2297
2298         return sum;
2299 }
2300
2301 /*
2302  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2303  */
2304 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2305 {
2306         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2307 }
2308 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2309
2310 /*
2311  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2312  */
2313 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2314 {
2315         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2316 }
2317
2318 static inline void show_node(struct zone *zone)
2319 {
2320         if (NUMA_BUILD)
2321                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2322 }
2323
2324 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2325 {
2326         val->totalram = totalram_pages;
2327         val->sharedram = 0;
2328         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2329         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2330         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2331         val->freehigh = nr_free_highpages();
2332         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2333 }
2334
2335 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2336
2337 #ifdef CONFIG_NUMA
2338 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2339 {
2340         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2341
2342         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2343         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2344 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2345         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2346         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2347                         NR_FREE_PAGES);
2348 #else
2349         val->totalhigh = 0;
2350         val->freehigh = 0;
2351 #endif
2352         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2353 }
2354 #endif
2355
2356 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2357
2358 /*
2359  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2360  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2361  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2362  */
2363 void show_free_areas(void)
2364 {
2365         int cpu;
2366         struct zone *zone;
2367
2368         for_each_populated_zone(zone) {
2369                 show_node(zone);
2370                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2371
2372                 for_each_online_cpu(cpu) {
2373                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2374
2375                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2376
2377                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2378                                cpu, pageset->pcp.high,
2379                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2380                 }
2381         }
2382
2383         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2384                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2385                 " unevictable:%lu"
2386                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2387                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2388                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2389                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2390                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2391                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2392                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2393                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2394                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2395                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2396                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2397                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2398                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2399                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2400                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2401                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2402                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2403                 global_page_state(NR_SHMEM),
2404                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2405                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2406
2407         for_each_populated_zone(zone) {
2408                 int i;
2409
2410                 show_node(zone);
2411                 printk("%s"
2412                         " free:%lukB"
2413                         " min:%lukB"
2414                         " low:%lukB"
2415                         " high:%lukB"
2416                         " active_anon:%lukB"
2417                         " inactive_anon:%lukB"
2418                         " active_file:%lukB"
2419                         " inactive_file:%lukB"
2420                         " unevictable:%lukB"
2421                         " isolated(anon):%lukB"
2422                         " isolated(file):%lukB"
2423                         " present:%lukB"
2424                         " mlocked:%lukB"
2425                         " dirty:%lukB"
2426                         " writeback:%lukB"
2427                         " mapped:%lukB"
2428                         " shmem:%lukB"
2429                         " slab_reclaimable:%lukB"
2430                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2431                         " kernel_stack:%lukB"
2432                         " pagetables:%lukB"
2433                         " unstable:%lukB"
2434                         " bounce:%lukB"
2435                         " writeback_tmp:%lukB"
2436                         " pages_scanned:%lu"
2437                         " all_unreclaimable? %s"
2438                         "\n",
2439                         zone->name,
2440                         K(zone_nr_free_pages(zone)),
2441                         K(min_wmark_pages(zone)),
2442                         K(low_wmark_pages(zone)),
2443                         K(high_wmark_pages(zone)),
2444                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2445                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2446                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2447                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2448                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2449                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2450                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2451                         K(zone->present_pages),
2452                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2453                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2454                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2455                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2456                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2457                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2458                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2459                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2460                                 THREAD_SIZE / 1024,
2461                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2462                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2463                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2464                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2465                         zone->pages_scanned,
2466                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2467                         );
2468                 printk("lowmem_reserve[]:");
2469                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2470                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2471                 printk("\n");
2472         }
2473
2474         for_each_populated_zone(zone) {
2475                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2476
2477                 show_node(zone);
2478                 printk("%s: ", zone->name);
2479
2480                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2481                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2482                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2483                         total += nr[order] << order;
2484                 }
2485                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2486                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2487                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2488                 printk("= %lukB\n", K(total));
2489         }
2490
2491         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2492
2493         show_swap_cache_info();
2494 }
2495
2496 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2497 {
2498         zoneref->zone = zone;
2499         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2500 }
2501
2502 /*
2503  * Builds allocation fallback zone lists.
2504  *
2505  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2506  */
2507 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2508                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2509 {
2510         struct zone *zone;
2511
2512         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2513         zone_type++;
2514
2515         do {
2516                 zone_type--;
2517                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2518                 if (populated_zone(zone)) {
2519                         zoneref_set_zone(zone,
2520                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2521                         check_highest_zone(zone_type);
2522                 }
2523
2524         } while (zone_type);
2525         return nr_zones;
2526 }
2527
2528
2529 /*
2530  *  zonelist_order:
2531  *  0 = automatic detection of better ordering.
2532  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2533  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2534  *
2535  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2536  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2537  */
2538 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2539 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2540 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2541
2542 /* zonelist order in the kernel.
2543  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2544  */
2545 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2546 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2547
2548
2549 #ifdef CONFIG_NUMA
2550 /* The value user specified ....changed by config */
2551 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2552 /* string for sysctl */
2553 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2554 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2555
2556 /*
2557  * interface for configure zonelist ordering.
2558  * command line option "numa_zonelist_order"
2559  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2560  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2561  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2562  */
2563
2564 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2565 {
2566         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2567                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2568         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2569                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2570         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2571                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2572         } else {
2573                 printk(KERN_WARNING
2574                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2575                         "%s\n", s);
2576                 return -EINVAL;
2577         }
2578         return 0;
2579 }
2580
2581 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2582 {
2583         if (s)
2584                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2585         return 0;
2586 }
2587 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2588
2589 /*
2590  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2591  */
2592 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2593                 void __user *buffer, size_t *length,
2594                 loff_t *ppos)
2595 {
2596         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2597         int ret;
2598         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2599
2600         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2601         if (write)
2602                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2603         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2604         if (ret)
2605                 goto out;
2606         if (write) {
2607                 int oldval = user_zonelist_order;
2608                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2609                         /*
2610                          * bogus value.  restore saved string
2611                          */
2612                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2613                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2614                         user_zonelist_order = oldval;
2615                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2616                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2617                         build_all_zonelists(NULL);
2618                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2619                 }
2620         }
2621 out:
2622         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2623         return ret;
2624 }
2625
2626
2627 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2628 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2629
2630 /**
2631  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2632  * @node: node whose fallback list we're appending
2633  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2634  *
2635  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2636  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2637  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2638  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2639  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2640  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2641  * on them otherwise.
2642  * It returns -1 if no node is found.
2643  */
2644 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2645 {
2646         int n, val;
2647         int min_val = INT_MAX;
2648         int best_node = -1;
2649         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2650
2651         /* Use the local node if we haven't already */
2652         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2653                 node_set(node, *used_node_mask);
2654                 return node;
2655         }
2656
2657         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2658
2659                 /* Don't want a node to appear more than once */
2660                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2661                         continue;
2662
2663                 /* Use the distance array to find the distance */
2664                 val = node_distance(node, n);
2665
2666                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2667                 val += (n < node);
2668
2669                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2670                 tmp = cpumask_of_node(n);
2671                 if (!cpumask_empty(tmp))
2672                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2673
2674                 /* Slight preference for less loaded node */
2675                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2676                 val += node_load[n];
2677
2678                 if (val < min_val) {
2679                         min_val = val;
2680                         best_node = n;
2681                 }
2682         }
2683
2684         if (best_node >= 0)
2685                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2686
2687         return best_node;
2688 }
2689
2690
2691 /*
2692  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2693  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2694  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2695  */
2696 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2697 {
2698         int j;
2699         struct zonelist *zonelist;
2700
2701         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2702         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2703                 ;
2704         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2705                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2706         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2707         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2708 }
2709
2710 /*
2711  * Build gfp_thisnode zonelists
2712  */
2713 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2714 {
2715         int j;
2716         struct zonelist *zonelist;
2717
2718         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2719         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2720         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2721         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2722 }
2723
2724 /*
2725  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2726  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2727  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2728  * may still exist in local DMA zone.
2729  */
2730 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2731
2732 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2733 {
2734         int pos, j, node;
2735         int zone_type;          /* needs to be signed */
2736         struct zone *z;
2737         struct zonelist *zonelist;
2738
2739         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2740         pos = 0;
2741         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2742                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2743                         node = node_order[j];
2744                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2745                         if (populated_zone(z)) {
2746                                 zoneref_set_zone(z,
2747                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2748                                 check_highest_zone(zone_type);
2749                         }
2750                 }
2751         }
2752         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2753         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2754 }
2755
2756 static int default_zonelist_order(void)
2757 {
2758         int nid, zone_type;
2759         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2760         struct zone *z;
2761         int average_size;
2762         /*
2763          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2764          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2765          * into OOM very easily.
2766          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2767          */
2768         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2769         low_kmem_size = 0;
2770         total_size = 0;
2771         for_each_online_node(nid) {
2772                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2773                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2774                         if (populated_zone(z)) {
2775                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2776                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2777                                 total_size += z->present_pages;
2778                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2779                                 /*
2780                                  * If any node has only lowmem, then node order
2781                                  * is preferred to allow kernel allocations
2782                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2783                                  * on other nodes when there is an abundance of
2784                                  * lowmem available to allocate from.
2785                                  */
2786                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2787                         }
2788                 }
2789         }
2790         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2791             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2792                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2793         /*
2794          * look into each node's config.
2795          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2796          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2797          */
2798         average_size = total_size /
2799                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2800         for_each_online_node(nid) {
2801                 low_kmem_size = 0;
2802                 total_size = 0;
2803                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2804                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2805                         if (populated_zone(z)) {
2806                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2807                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2808                                 total_size += z->present_pages;
2809                         }
2810                 }
2811                 if (low_kmem_size &&
2812                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2813                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2814                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2815         }
2816         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2817 }
2818
2819 static void set_zonelist_order(void)
2820 {
2821         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2822                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2823         else
2824                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2825 }
2826
2827 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2828 {
2829         int j, node, load;
2830         enum zone_type i;
2831         nodemask_t used_mask;
2832         int local_node, prev_node;
2833         struct zonelist *zonelist;
2834         int order = current_zonelist_order;
2835
2836         /* initialize zonelists */
2837         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2838                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2839                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2840                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2841         }
2842
2843         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2844         local_node = pgdat->node_id;
2845         load = nr_online_nodes;
2846         prev_node = local_node;
2847         nodes_clear(used_mask);
2848
2849         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2850         j = 0;
2851
2852         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2853                 int distance = node_distance(local_node, node);
2854
2855                 /*
2856                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2857                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2858                  */
2859                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2860                         zone_reclaim_mode = 1;
2861
2862                 /*
2863                  * We don't want to pressure a particular node.
2864                  * So adding penalty to the first node in same
2865                  * distance group to make it round-robin.
2866                  */
2867                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2868                         node_load[node] = load;
2869
2870                 prev_node = node;
2871                 load--;
2872                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2873                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2874                 else
2875                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2876         }
2877
2878         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2879                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2880                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2881         }
2882
2883         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2884 }
2885
2886 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2887 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2888 {
2889         struct zonelist *zonelist;
2890         struct zonelist_cache *zlc;
2891         struct zoneref *z;
2892
2893         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2894         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2895         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2896         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2897                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2898 }
2899
2900 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
2901 /*
2902  * Return node id of node used for "local" allocations.
2903  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
2904  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
2905  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
2906  */
2907 int local_memory_node(int node)
2908 {
2909         struct zone *zone;
2910
2911         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
2912                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
2913                                    NULL,
2914                                    &zone);
2915         return zone->node;
2916 }
2917 #endif
2918
2919 #else   /* CONFIG_NUMA */
2920
2921 static void set_zonelist_order(void)
2922 {
2923         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2924 }
2925
2926 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2927 {
2928         int node, local_node;
2929         enum zone_type j;
2930         struct zonelist *zonelist;
2931
2932         local_node = pgdat->node_id;
2933
2934         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2935         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2936
2937         /*
2938          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2939          * of all the other nodes.
2940          * We don't want to pressure a particular node, so when
2941          * building the zones for node N, we make sure that the
2942          * zones coming right after the local ones are those from
2943          * node N+1 (modulo N)
2944          */
2945         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2946                 if (!node_online(node))
2947                         continue;
2948                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2949                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2950         }
2951         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2952                 if (!node_online(node))
2953                         continue;
2954                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2955                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2956         }
2957
2958         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2959         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2960 }
2961
2962 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2963 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2964 {
2965         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2966 }
2967
2968 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2969
2970 /*
2971  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2972  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2973  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2974  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2975  * with interrupts disabled.
2976  *
2977  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2978  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2979  * hotplugged processors.
2980  *
2981  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2982  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2983  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2984  */
2985 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
2986 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
2987 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
2988
2989 /*
2990  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
2991  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
2992  */
2993 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
2994
2995 /* return values int ....just for stop_machine() */
2996 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
2997 {
2998         int nid;
2999         int cpu;
3000
3001 #ifdef CONFIG_NUMA
3002         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3003 #endif
3004         for_each_online_node(nid) {
3005                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3006
3007                 build_zonelists(pgdat);
3008                 build_zonelist_cache(pgdat);
3009         }
3010
3011 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3012         /* Setup real pagesets for the new zone */
3013         if (data) {
3014                 struct zone *zone = data;
3015                 setup_zone_pageset(zone);
3016         }
3017 #endif
3018
3019         /*
3020          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3021          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3022          * each zone will be allocated later when the per cpu
3023          * allocator is available.
3024          *
3025          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3026          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3027          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3028          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3029          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3030          * (a chicken-egg dilemma).
3031          */
3032         for_each_possible_cpu(cpu) {
3033                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3034
3035 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3036                 /*
3037                  * We now know the "local memory node" for each node--
3038                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3039                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3040                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3041                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3042                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3043                  */
3044                 if (cpu_online(cpu))
3045                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3046 #endif
3047         }
3048
3049         return 0;
3050 }
3051
3052 /*
3053  * Called with zonelists_mutex held always
3054  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3055  */
3056 void build_all_zonelists(void *data)
3057 {
3058         set_zonelist_order();
3059
3060         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3061                 __build_all_zonelists(NULL);
3062                 mminit_verify_zonelist();
3063                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3064         } else {
3065                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3066                    of zonelist */
3067                 stop_machine(__build_all_zonelists, data, NULL);
3068                 /* cpuset refresh routine should be here */
3069         }
3070         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3071         /*
3072          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3073          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3074          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3075          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3076          * disabled and enable it later
3077          */
3078         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3079                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3080         else
3081                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3082
3083         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3084                 "Total pages: %ld\n",
3085                         nr_online_nodes,
3086                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3087                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3088                         vm_total_pages);
3089 #ifdef CONFIG_NUMA
3090         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3091 #endif
3092 }
3093
3094 /*
3095  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3096  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3097  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3098  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3099  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3100  * conservative, even though it seems large.
3101  *
3102  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3103  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3104  */
3105 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3106
3107 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3108 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3109 {
3110         unsigned long size = 1;
3111
3112         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3113
3114         while (size < pages)
3115                 size <<= 1;
3116
3117         /*
3118          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3119          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3120          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3121          */
3122         size = min(size, 4096UL);
3123
3124         return max(size, 4UL);
3125 }
3126 #else
3127 /*
3128  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3129  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3130  *
3131  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3132  *
3133  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3134  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3135  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3136  *
3137  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3138  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3139  *
3140  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3141  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3142  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3143  */
3144 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3145 {
3146         return 4096UL;
3147 }
3148 #endif
3149
3150 /*
3151  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3152  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3153  * hash function before the remainder is taken.
3154  */
3155 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3156 {
3157         return ffz(~size);
3158 }
3159
3160 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3161
3162 /*
3163  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3164  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3165  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3166  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3167  * blocks as reclaim kicks in
3168  */
3169 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3170 {
3171         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3172         struct page *page;
3173         unsigned long block_migratetype;
3174         int reserve;
3175
3176         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3177         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3178         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3179         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3180                                                         pageblock_order;
3181
3182         /*
3183          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3184          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3185          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3186          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3187          * future allocation of hugepages at runtime.
3188          */
3189         reserve = min(2, reserve);
3190
3191         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3192                 if (!pfn_valid(pfn))
3193                         continue;
3194                 page = pfn_to_page(pfn);
3195
3196                 /* Watch out for overlapping nodes */
3197                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3198                         continue;
3199
3200                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3201                 if (PageReserved(page))
3202                         continue;
3203
3204                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3205
3206                 /* If this block is reserved, account for it */
3207                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3208                         reserve--;
3209                         continue;
3210                 }
3211
3212                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3213                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3214                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3215                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3216                         reserve--;
3217                         continue;
3218                 }
3219
3220                 /*
3221                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3222                  * take it back
3223                  */
3224                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3225                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3226                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3227                 }
3228         }
3229 }
3230
3231 /*
3232  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3233  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3234  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3235  */
3236 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3237                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3238 {
3239         struct page *page;
3240         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3241         unsigned long pfn;
3242         struct zone *z;
3243
3244         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3245                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3246
3247         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3248         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3249                 /*
3250                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3251                  * handed to this function.  They do not
3252                  * exist on hotplugged memory.
3253                  */
3254                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3255                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3256                                 continue;
3257                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3258                                 continue;
3259                 }
3260                 page = pfn_to_page(pfn);
3261                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3262                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3263                 init_page_count(page);
3264                 reset_page_mapcount(page);
3265                 SetPageReserved(page);
3266                 /*
3267                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3268                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3269                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3270                  * the address space during boot when many long-lived
3271                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3272                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3273                  * setup_zone_migrate_reserve()
3274                  *
3275                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3276                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3277                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3278                  * pfn out of zone.
3279                  */
3280                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3281                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3282                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3283                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3284
3285                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3286 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3287                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3288                 if (!is_highmem_idx(zone))
3289                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3290 #endif
3291         }
3292 }
3293
3294 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3295 {
3296         int order, t;
3297         for_each_migratetype_order(order, t) {
3298                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3299                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3300         }
3301 }
3302
3303 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3304 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3305         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3306 #endif
3307
3308 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3309 {
3310 #ifdef CONFIG_MMU
3311         int batch;
3312
3313         /*
3314          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3315          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3316          *
3317          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3318          */
3319         batch = zone->present_pages / 1024;
3320         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3321                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3322         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3323         if (batch < 1)
3324                 batch = 1;
3325
3326         /*
3327          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3328          * of 2 value was found to be more likely to have
3329          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3330          *
3331          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3332          * batches of pages, one task can end up with a lot
3333          * of pages of one half of the possible page colors
3334          * and the other with pages of the other colors.
3335          */
3336         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3337
3338         return batch;
3339
3340 #else
3341         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3342          * conditions.
3343          *
3344          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3345          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3346          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3347          *
3348          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3349          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3350          * can be a significant delay between the individual batches being
3351          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3352          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3353          */
3354         return 0;
3355 #endif
3356 }
3357
3358 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3359 {
3360         struct per_cpu_pages *pcp;
3361         int migratetype;
3362
3363         memset(p, 0, sizeof(*p));
3364
3365         pcp = &p->pcp;
3366         pcp->count = 0;
3367         pcp->high = 6 * batch;
3368         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3369         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3370                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3371 }
3372
3373 /*
3374  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3375  * to the value high for the pageset p.
3376  */
3377
3378 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3379                                 unsigned long high)
3380 {
3381         struct per_cpu_pages *pcp;
3382
3383         pcp = &p->pcp;
3384         pcp->high = high;
3385         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3386         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3387                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3388 }
3389
3390 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3391 {
3392         int cpu;
3393
3394         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3395
3396         for_each_possible_cpu(cpu) {
3397                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3398
3399                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3400
3401                 if (percpu_pagelist_fraction)
3402                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3403                                 (zone->present_pages /
3404                                         percpu_pagelist_fraction));
3405         }
3406 }
3407
3408 /*
3409  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3410  * Before this call only boot pagesets were available.
3411  */
3412 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3413 {
3414         struct zone *zone;
3415
3416         for_each_populated_zone(zone)
3417                 setup_zone_pageset(zone);
3418 }
3419
3420 static noinline __init_refok
3421 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3422 {
3423         int i;
3424         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3425         size_t alloc_size;
3426
3427         /*
3428          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3429          * per zone.
3430          */
3431         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3432                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3433         zone->wait_table_bits =
3434                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3435         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3436                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3437
3438         if (!slab_is_available()) {
3439                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3440                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3441         } else {
3442                 /*
3443                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3444                  * via memory hot-add.
3445                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3446                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3447                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3448                  * node itself as well.
3449                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3450                  * necessary.
3451                  */
3452                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3453         }
3454         if (!zone->wait_table)
3455                 return -ENOMEM;
3456
3457         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3458                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3459
3460         return 0;
3461 }
3462
3463 static int __zone_pcp_update(void *data)
3464 {
3465         struct zone *zone = data;
3466         int cpu;
3467         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3468
3469         for_each_possible_cpu(cpu) {
3470                 struct per_cpu_pageset *pset;
3471                 struct per_cpu_pages *pcp;
3472
3473                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3474                 pcp = &pset->pcp;
3475
3476                 local_irq_save(flags);
3477                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3478                 setup_pageset(pset, batch);
3479                 local_irq_restore(flags);
3480         }
3481         return 0;
3482 }
3483
3484 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3485 {
3486         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3487 }
3488
3489 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3490 {
3491         /*
3492          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3493          * relies on the ability of the linker to provide the
3494          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3495          */
3496         zone->pageset = &boot_pageset;
3497
3498         if (zone->present_pages)
3499                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3500                         zone->name, zone->present_pages,
3501                                          zone_batchsize(zone));
3502 }
3503
3504 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3505                                         unsigned long zone_start_pfn,
3506                                         unsigned long size,
3507                                         enum memmap_context context)
3508 {
3509         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3510         int ret;
3511         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3512         if (ret)
3513                 return ret;
3514         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3515
3516         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3517
3518         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3519                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3520                         pgdat->node_id,
3521                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3522                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3523
3524         zone_init_free_lists(zone);
3525
3526         return 0;
3527 }
3528
3529 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3530 /*
3531  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3532  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3533  */
3534 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3535 {
3536         int i;
3537
3538         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3539                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3540                         return i;
3541
3542         return -1;
3543 }
3544
3545 /*
3546  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3547  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3548  */
3549 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3550 {
3551         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3552                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3553                         return index;
3554
3555         return -1;
3556 }
3557
3558 /*
3559  * Basic iterator support. Return the last range of PFNs for a node
3560  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns last region regardless of node
3561  */
3562 static int __meminit last_active_region_index_in_nid(int nid)
3563 {
3564         int i;
3565
3566         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i >= 0; i--)
3567                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3568                         return i;
3569
3570         return -1;
3571 }
3572
3573 /*
3574  * Basic iterator support. Return the previous active range of PFNs for a node
3575  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3576  */
3577 static int __meminit previous_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3578 {
3579         for (index = index - 1; index >= 0; index--)
3580                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3581                         return index;
3582
3583         return -1;
3584 }
3585
3586 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3587 /*
3588  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3589  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3590  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3591  * alternative
3592  */
3593 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3594 {
3595         int i;
3596
3597         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3598                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3599                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3600
3601                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3602                         return early_node_map[i].nid;
3603         }
3604         /* This is a memory hole */
3605         return -1;
3606 }
3607 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3608
3609 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3610 {
3611         int nid;
3612
3613         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3614         if (nid >= 0)
3615                 return nid;
3616         /* just returns 0 */
3617         return 0;
3618 }
3619
3620 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3621 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3622 {
3623         int nid;
3624
3625         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3626         if (nid >= 0 && nid != node)
3627                 return false;
3628         return true;
3629 }
3630 #endif
3631
3632 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3633 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3634         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3635                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3636
3637 #define for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) \
3638         for (i = last_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3639                                 i = previous_active_region_index_in_nid(i, nid))
3640
3641 /**
3642  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3643  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3644  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3645  *
3646  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3647  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3648  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3649  */
3650 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3651                                                 unsigned long max_low_pfn)
3652 {
3653         int i;
3654
3655         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3656                 unsigned long size_pages = 0;
3657                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3658
3659                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3660                         continue;
3661
3662                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3663                         end_pfn = max_low_pfn;
3664
3665                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3666                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3667                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3668                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3669         }
3670 }
3671
3672 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3673 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3674                                         u64 goal, u64 limit)
3675 {
3676         int i;
3677
3678         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3679         for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) {
3680                 u64 addr;
3681                 u64 ei_start, ei_last;
3682                 u64 final_start, final_end;
3683
3684                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3685                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3686                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3687                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3688
3689                 final_start = max(ei_start, goal);
3690                 final_end = min(ei_last, limit);
3691
3692                 if (final_start >= final_end)
3693                         continue;
3694
3695                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3696
3697                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3698                         continue;
3699
3700                 return addr;
3701         }
3702
3703         return MEMBLOCK_ERROR;
3704 }
3705 #endif
3706
3707 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3708                                    int nr_range, int nid)
3709 {
3710         int i;
3711         u64 start, end;
3712
3713         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3714         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3715                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3716                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3717                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3718         }
3719         return nr_range;
3720 }
3721
3722 #ifdef CONFIG_NO_BOOTMEM
3723 void * __init __alloc_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3724                                         u64 goal, u64 limit)
3725 {
3726         void *ptr;
3727         u64 addr;
3728
3729         if (limit > memblock.current_limit)
3730                 limit = memblock.current_limit;
3731
3732         addr = find_memory_core_early(nid, size, align, goal, limit);
3733
3734         if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3735                 return NULL;
3736
3737         ptr = phys_to_virt(addr);
3738         memset(ptr, 0, size);
3739         memblock_x86_reserve_range(addr, addr + size, "BOOTMEM");
3740         /*
3741          * The min_count is set to 0 so that bootmem allocated blocks
3742          * are never reported as leaks.
3743          */
3744         kmemleak_alloc(ptr, size, 0, 0);
3745         return ptr;
3746 }
3747 #endif
3748
3749
3750 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3751 {
3752         int i;
3753         int ret;
3754
3755         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3756                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3757                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3758                 if (ret)
3759                         break;
3760         }
3761 }
3762 /**
3763  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3764  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3765  *
3766  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3767  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3768  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3769  */
3770 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3771 {
3772         int i;
3773
3774         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3775                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3776                                 early_node_map[i].start_pfn,
3777                                 early_node_map[i].end_pfn);
3778 }
3779
3780 /**
3781  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3782  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3783  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3784  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3785  *
3786  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3787  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3788  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3789  * PFNs will be 0.
3790  */
3791 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3792                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3793 {
3794         int i;
3795         *start_pfn = -1UL;
3796         *end_pfn = 0;
3797
3798         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3799                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3800                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3801         }
3802
3803         if (*start_pfn == -1UL)
3804                 *start_pfn = 0;
3805 }
3806
3807 /*
3808  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3809  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3810  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3811  */
3812 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3813 {
3814         int zone_index;
3815         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3816                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3817                         continue;
3818
3819                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3820                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3821                         break;
3822         }
3823
3824         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3825         movable_zone = zone_index;
3826 }
3827
3828 /*
3829  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3830  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3831  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3832  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3833  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3834  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3835  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3836  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3837  */
3838 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3839                                         unsigned long zone_type,
3840                                         unsigned long node_start_pfn,
3841                                         unsigned long node_end_pfn,
3842                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3843                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3844 {
3845         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3846         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3847                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3848                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3849                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3850                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3851                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3852
3853                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3854                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3855                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3856                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3857
3858                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3859                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3860                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3861         }
3862 }
3863
3864 /*
3865  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3866  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3867  */
3868 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3869                                         unsigned long zone_type,
3870                                         unsigned long *ignored)
3871 {
3872         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3873         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3874
3875         /* Get the start and end of the node and zone */
3876         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3877         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3878         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3879         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3880                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3881                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3882
3883         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3884         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3885                 return 0;
3886
3887         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3888         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3889         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3890
3891         /* Return the spanned pages */
3892         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3893 }
3894
3895 /*
3896  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3897  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3898  */
3899 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3900                                 unsigned long range_start_pfn,
3901                                 unsigned long range_end_pfn)
3902 {
3903         int i = 0;
3904         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3905         unsigned long start_pfn;
3906
3907         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3908         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3909         if (i == -1)
3910                 return 0;
3911
3912         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3913
3914         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3915         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3916                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3917
3918         /* Find all holes for the zone within the node */
3919         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3920
3921                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3922                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3923                         break;
3924
3925                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3926                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3927                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3928
3929                 /* Update the hole size cound and move on */
3930                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3931                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3932                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3933                 }
3934                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3935         }
3936
3937         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3938         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3939                 hole_pages += range_end_pfn -
3940                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3941
3942         return hole_pages;
3943 }
3944
3945 /**
3946  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3947  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3948  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3949  *
3950  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3951  */
3952 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3953                                                         unsigned long end_pfn)
3954 {
3955         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3956 }
3957
3958 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3959 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3960                                         unsigned long zone_type,
3961                                         unsigned long *ignored)
3962 {
3963         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3964         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3965
3966         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3967         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3968                                                         node_start_pfn);
3969         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3970                                                         node_end_pfn);
3971
3972         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3973                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3974                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3975         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3976 }
3977
3978 #else
3979 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3980                                         unsigned long zone_type,
3981                                         unsigned long *zones_size)
3982 {
3983         return zones_size[zone_type];
3984 }
3985
3986 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3987                                                 unsigned long zone_type,
3988                                                 unsigned long *zholes_size)
3989 {
3990         if (!zholes_size)
3991                 return 0;
3992
3993         return zholes_size[zone_type];
3994 }
3995
3996 #endif
3997
3998 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3999                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4000 {
4001         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4002         enum zone_type i;
4003
4004         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4005                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4006                                                                 zones_size);
4007         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4008
4009         realtotalpages = totalpages;
4010         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4011                 realtotalpages -=
4012                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4013                                                                 zholes_size);
4014         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4015         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4016                                                         realtotalpages);
4017 }
4018
4019 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4020 /*
4021  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4022  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4023  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4024  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4025  * bytes.
4026  */
4027 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4028 {
4029         unsigned long usemapsize;
4030
4031         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4032         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4033         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4034         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4035
4036         return usemapsize / 8;
4037 }
4038
4039 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4040                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4041 {
4042         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4043         zone->pageblock_flags = NULL;
4044         if (usemapsize)
4045                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
4046 }
4047 #else
4048 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4049                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4050 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4051
4052 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4053
4054 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4055 static inline int pageblock_default_order(void)
4056 {
4057         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4058                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4059
4060         return MAX_ORDER-1;
4061 }
4062
4063 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4064 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4065 {
4066         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4067         if (pageblock_order)
4068                 return;
4069
4070         /*
4071          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4072          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4073          */
4074         pageblock_order = order;
4075 }
4076 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4077
4078 /*
4079  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4080  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4081  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4082  * pageblock_order based on the kernel config
4083  */
4084 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4085 {
4086         return MAX_ORDER-1;
4087 }
4088 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4089
4090 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4091
4092 /*
4093  * Set up the zone data structures:
4094  *   - mark all pages reserved
4095  *   - mark all memory queues empty
4096  *   - clear the memory bitmaps
4097  */
4098 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4099                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4100 {
4101         enum zone_type j;
4102         int nid = pgdat->node_id;
4103         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4104         int ret;
4105
4106         pgdat_resize_init(pgdat);
4107         pgdat->nr_zones = 0;
4108         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4109         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4110         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4111         
4112         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4113                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4114                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4115                 enum lru_list l;
4116
4117                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4118                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4119                                                                 zholes_size);
4120
4121                 /*
4122                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4123                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4124                  * and per-cpu initialisations
4125                  */
4126                 memmap_pages =
4127                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4128                 if (realsize >= memmap_pages) {
4129                         realsize -= memmap_pages;
4130                         if (memmap_pages)
4131                                 printk(KERN_DEBUG
4132                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4133                                        zone_names[j], memmap_pages);
4134                 } else
4135                         printk(KERN_WARNING
4136                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4137                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4138
4139                 /* Account for reserved pages */
4140                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4141                         realsize -= dma_reserve;
4142                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4143                                         zone_names[0], dma_reserve);
4144                 }
4145
4146                 if (!is_highmem_idx(j))
4147                         nr_kernel_pages += realsize;
4148                 nr_all_pages += realsize;
4149
4150                 zone->spanned_pages = size;
4151                 zone->present_pages = realsize;
4152 #ifdef CONFIG_NUMA
4153                 zone->node = nid;
4154                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4155                                                 / 100;
4156                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4157 #endif
4158                 zone->name = zone_names[j];
4159                 spin_lock_init(&zone->lock);
4160                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4161                 zone_seqlock_init(zone);
4162                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4163
4164                 zone_pcp_init(zone);
4165                 for_each_lru(l) {
4166                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4167                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4168                 }
4169                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4170                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4171                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4172                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4173                 zap_zone_vm_stats(zone);
4174                 zone->flags = 0;
4175                 if (!size)
4176                         continue;
4177
4178                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4179                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4180                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4181                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4182                 BUG_ON(ret);
4183                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4184                 zone_start_pfn += size;
4185         }
4186 }
4187
4188 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4189 {
4190         /* Skip empty nodes */
4191         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4192                 return;
4193
4194 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4195         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4196         if (!pgdat->node_mem_map) {
4197                 unsigned long size, start, end;
4198                 struct page *map;
4199
4200                 /*
4201                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4202                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4203                  * for the buddy allocator to function correctly.
4204                  */
4205                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4206                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4207                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4208                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4209                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4210                 if (!map)
4211                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
4212                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4213         }
4214 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4215         /*
4216          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4217          */
4218         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4219                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4220 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4221                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4222                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4223 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4224         }
4225 #endif
4226 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4227 }
4228
4229 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4230                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4231 {
4232         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4233
4234         pgdat->node_id = nid;
4235         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4236         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4237
4238         alloc_node_mem_map(pgdat);
4239 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4240         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4241                 nid, (unsigned long)pgdat,
4242                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4243 #endif
4244
4245         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4246 }
4247
4248 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4249
4250 #if MAX_NUMNODES > 1
4251 /*
4252  * Figure out the number of possible node ids.
4253  */
4254 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4255 {
4256         unsigned int node;
4257         unsigned int highest = 0;
4258
4259         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4260                 highest = node;
4261         nr_node_ids = highest + 1;
4262 }
4263 #else
4264 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4265 {
4266 }
4267 #endif
4268
4269 /**
4270  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4271  * @nid: The node ID the range resides on
4272  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4273  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4274  *
4275  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4276  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4277  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4278  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4279  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4280  */
4281 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4282                                                 unsigned long end_pfn)
4283 {
4284         int i;
4285
4286         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4287                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4288                         "%d entries of %d used\n",
4289                         nid, start_pfn, end_pfn,
4290                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4291
4292         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4293
4294         /* Merge with existing active regions if possible */
4295         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4296                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4297                         continue;
4298
4299                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4300                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4301                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4302                         return;
4303
4304                 /* Merge forward if suitable */
4305                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4306                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4307                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4308                         return;
4309                 }
4310
4311                 /* Merge backward if suitable */
4312                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4313                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4314                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4315                         return;
4316                 }
4317         }
4318
4319         /* Check that early_node_map is large enough */
4320         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4321                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4322                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4323                 return;
4324         }
4325
4326         early_node_map[i].nid = nid;
4327         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4328         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4329         nr_nodemap_entries = i + 1;
4330 }
4331
4332 /**
4333  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4334  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4335  * @start_pfn: The new PFN of the range
4336  * @end_pfn: The new PFN of the range
4337  *
4338  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4339  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4340  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4341  * range.
4342  */
4343 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4344                                 unsigned long end_pfn)
4345 {
4346         int i, j;
4347         int removed = 0;
4348
4349         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4350                           nid, start_pfn, end_pfn);
4351
4352         /* Find the old active region end and shrink */
4353         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4354                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4355                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4356                         /* clear it */
4357                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4358                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4359                         removed = 1;
4360                         continue;
4361                 }
4362                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4363                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4364                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4365                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4366                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4367                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4368                         continue;
4369                 }
4370                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4371                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4372                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4373                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4374                         continue;
4375                 }
4376         }
4377
4378         if (!removed)
4379                 return;
4380
4381         /* remove the blank ones */
4382         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4383                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4384                         continue;
4385                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4386                         continue;
4387                 /* we found it, get rid of it */
4388                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4389                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4390                                 sizeof(early_node_map[j]));
4391                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4392                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4393                 nr_nodemap_entries--;
4394         }
4395 }
4396
4397 /**
4398  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4399  *
4400  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4401  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4402  * all currently registered regions.
4403  */
4404 void __init remove_all_active_ranges(void)
4405 {
4406         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4407         nr_nodemap_entries = 0;
4408 }
4409
4410 /* Compare two active node_active_regions */
4411 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4412 {
4413         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4414         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4415
4416         /* Done this way to avoid overflows */
4417         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4418                 return 1;
4419         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4420                 return -1;
4421
4422         return 0;
4423 }
4424
4425 /* sort the node_map by start_pfn */
4426 void __init sort_node_map(void)
4427 {
4428         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4429                         sizeof(struct node_active_region),
4430                         cmp_node_active_region, NULL);
4431 }
4432
4433 /* Find the lowest pfn for a node */
4434 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4435 {
4436         int i;
4437         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4438
4439         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4440         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4441                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4442
4443         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4444                 printk(KERN_WARNING
4445                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4446                 return 0;
4447         }
4448
4449         return min_pfn;
4450 }
4451
4452 /**
4453  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4454  *
4455  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4456  * add_active_range().
4457  */
4458 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4459 {
4460         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4461 }
4462
4463 /*
4464  * early_calculate_totalpages()
4465  * Sum pages in active regions for movable zone.
4466  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4467  */
4468 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4469 {
4470         int i;
4471         unsigned long totalpages = 0;
4472
4473         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4474                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4475                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4476                 totalpages += pages;
4477                 if (pages)
4478                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4479         }
4480         return totalpages;
4481 }
4482
4483 /*
4484  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4485  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4486  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4487  * others
4488  */
4489 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4490 {
4491         int i, nid;
4492         unsigned long usable_startpfn;
4493         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4494         /* save the state before borrow the nodemask */
4495         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4496         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4497         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4498
4499         /*
4500          * If movablecore was specified, calculate what size of
4501          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4502          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4503          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4504          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4505          * what movablecore would have allowed.
4506          */
4507         if (required_movablecore) {
4508                 unsigned long corepages;
4509
4510                 /*
4511                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4512                  * was requested by the user
4513                  */
4514                 required_movablecore =
4515                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4516                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4517
4518                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4519         }
4520
4521         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4522         if (!required_kernelcore)
4523                 goto out;
4524
4525         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4526         find_usable_zone_for_movable();
4527         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4528
4529 restart:
4530         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4531         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4532         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4533                 /*
4534                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4535                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4536                  * amount of memory for the kernel
4537                  */
4538                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4539                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4540
4541                 /*
4542                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4543                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4544                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4545                  */
4546                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4547
4548                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4549                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4550                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4551                         unsigned long size_pages;
4552
4553                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4554                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4555                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4556                         if (start_pfn >= end_pfn)
4557                                 continue;
4558
4559                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4560                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4561                                 unsigned long kernel_pages;
4562                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4563                                                                 - start_pfn;
4564
4565                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4566                                                         kernelcore_remaining);
4567                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4568                                                         required_kernelcore);
4569
4570                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4571                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4572
4573                                         /*
4574                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4575                                          * that if we have to rebalance
4576                                          * kernelcore across nodes, we will
4577                                          * not double account here
4578                                          */
4579                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4580                                         continue;
4581                                 }
4582                                 start_pfn = usable_startpfn;
4583                         }
4584
4585                         /*
4586                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4587                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4588                          * number of pages used as kernelcore
4589                          */
4590                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4591                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4592                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4593                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4594
4595                         /*
4596                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4597                          * break if the kernelcore for this node has been
4598                          * satisified
4599                          */
4600                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4601                                                                 size_pages);
4602                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4603                         if (!kernelcore_remaining)
4604                                 break;
4605                 }
4606         }
4607
4608         /*
4609          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4610          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4611          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4612          * satisified
4613          */
4614         usable_nodes--;
4615         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4616                 goto restart;
4617
4618         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4619         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4620                 zone_movable_pfn[nid] =
4621                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4622
4623 out:
4624         /* restore the node_state */
4625         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4626 }
4627
4628 /* Any regular memory on that node ? */
4629 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4630 {
4631 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4632         enum zone_type zone_type;
4633
4634         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4635                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4636                 if (zone->present_pages)
4637                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4638         }
4639 #endif
4640 }
4641
4642 /**
4643  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4644  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4645  *
4646  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4647  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4648  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4649  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4650  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4651  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4652  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4653  * at arch_max_dma_pfn.
4654  */
4655 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4656 {
4657         unsigned long nid;
4658         int i;
4659
4660         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4661         sort_node_map();
4662
4663         /* Record where the zone boundaries are */
4664         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4665                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4666         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4667                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4668         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4669         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4670         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4671                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4672                         continue;
4673                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4674                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4675                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4676                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4677         }
4678         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4679         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4680
4681         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4682         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4683         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4684
4685         /* Print out the zone ranges */
4686         printk("Zone PFN ranges:\n");
4687         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4688                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4689                         continue;
4690                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4691                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4692                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4693                         printk("empty\n");
4694                 else
4695                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4696                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4697                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4698         }
4699
4700         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4701         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4702         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4703                 if (zone_movable_pfn[i])
4704                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4705         }
4706
4707         /* Print out the early_node_map[] */
4708         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4709         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4710                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4711                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4712                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4713
4714         /* Initialise every node */
4715         mminit_verify_pageflags_layout();
4716         setup_nr_node_ids();
4717         for_each_online_node(nid) {
4718                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4719                 free_area_init_node(nid, NULL,
4720                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4721
4722                 /* Any memory on that node */
4723                 if (pgdat->node_present_pages)
4724                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4725                 check_for_regular_memory(pgdat);
4726         }
4727 }
4728
4729 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4730 {
4731         unsigned long long coremem;
4732         if (!p)
4733                 return -EINVAL;
4734
4735         coremem = memparse(p, &p);
4736         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4737
4738         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4739         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4740
4741         return 0;
4742 }
4743
4744 /*
4745  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4746  * cannot be reclaimed or migrated.
4747  */
4748 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4749 {
4750         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4751 }
4752
4753 /*
4754  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4755  * can be reclaimed or migrated.
4756  */
4757 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4758 {
4759         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4760 }
4761
4762 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4763 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4764
4765 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4766
4767 /**
4768  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4769  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4770  *
4771  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4772  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4773  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4774  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4775  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4776  * smaller per-cpu batchsize.
4777  */
4778 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4779 {
4780         dma_reserve = new_dma_reserve;
4781 }
4782
4783 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4784 struct pglist_data __refdata contig_page_data = {
4785 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
4786  .bdata = &bootmem_node_data[0]
4787 #endif
4788  };
4789 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4790 #endif
4791
4792 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4793 {
4794         free_area_init_node(0, zones_size,
4795                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4796 }
4797
4798 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4799                                  unsigned long action, void *hcpu)
4800 {
4801         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4802
4803         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4804                 drain_pages(cpu);
4805
4806                 /*
4807                  * Spill the event counters of the dead processor
4808                  * into the current processors event counters.
4809                  * This artificially elevates the count of the current
4810                  * processor.
4811                  */
4812                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4813
4814                 /*
4815                  * Zero the differential counters of the dead processor
4816                  * so that the vm statistics are consistent.
4817                  *
4818                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4819                  * race with what we are doing.
4820                  */
4821                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4822         }
4823         return NOTIFY_OK;
4824 }
4825
4826 void __init page_alloc_init(void)
4827 {
4828         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4829 }
4830
4831 /*
4832  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4833  *      or min_free_kbytes changes.
4834  */
4835 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4836 {
4837         struct pglist_data *pgdat;
4838         unsigned long reserve_pages = 0;
4839         enum zone_type i, j;
4840
4841         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4842                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4843                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4844                         unsigned long max = 0;
4845
4846                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4847                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4848                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4849                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4850                         }
4851
4852                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4853                         max += high_wmark_pages(zone);
4854
4855                         if (max > zone->present_pages)
4856                                 max = zone->present_pages;
4857                         reserve_pages += max;
4858                 }
4859         }
4860         totalreserve_pages = reserve_pages;
4861 }
4862
4863 /*
4864  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4865  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4866  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4867  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4868  */
4869 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4870 {
4871         struct pglist_data *pgdat;
4872         enum zone_type j, idx;
4873
4874         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4875                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4876                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4877                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4878
4879                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4880
4881                         idx = j;
4882                         while (idx) {
4883                                 struct zone *lower_zone;
4884
4885                                 idx--;
4886
4887                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4888                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4889
4890                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4891                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4892                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4893                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4894                         }
4895                 }
4896         }
4897
4898         /* update totalreserve_pages */
4899         calculate_totalreserve_pages();
4900 }
4901
4902 /**
4903  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4904  * or when memory is hot-{added|removed}
4905  *
4906  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4907  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4908  */
4909 void setup_per_zone_wmarks(void)
4910 {
4911         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4912         unsigned long lowmem_pages = 0;
4913         struct zone *zone;
4914         unsigned long flags;
4915
4916         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4917         for_each_zone(zone) {
4918                 if (!is_highmem(zone))
4919                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4920         }
4921
4922         for_each_zone(zone) {
4923                 u64 tmp;
4924
4925                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4926                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4927                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4928                 if (is_highmem(zone)) {
4929                         /*
4930                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4931                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4932                          * value here.
4933                          *
4934                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4935                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4936                          * not be capped for highmem.
4937                          */
4938                         int min_pages;
4939
4940                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4941                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4942                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4943                         if (min_pages > 128)
4944                                 min_pages = 128;
4945                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4946                 } else {
4947                         /*
4948                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4949                          * proportionate to the zone's size.
4950                          */
4951                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4952                 }
4953
4954                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4955                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4956                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4957                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4958         }
4959
4960         /* update totalreserve_pages */
4961         calculate_totalreserve_pages();
4962 }
4963
4964 /*
4965  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4966  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4967  * to be referenced again before it is swapped out.
4968  *
4969  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4970  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4971  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4972  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4973  *
4974  * total     target    max
4975  * memory    ratio     inactive anon
4976  * -------------------------------------
4977  *   10MB       1         5MB
4978  *  100MB       1        50MB
4979  *    1GB       3       250MB
4980  *   10GB      10       0.9GB
4981  *  100GB      31         3GB
4982  *    1TB     101        10GB
4983  *   10TB     320        32GB
4984  */
4985 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4986 {
4987         unsigned int gb, ratio;
4988
4989         /* Zone size in gigabytes */
4990         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4991         if (gb)
4992                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4993         else
4994                 ratio = 1;
4995
4996         zone->inactive_ratio = ratio;
4997 }
4998
4999 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5000 {
5001         struct zone *zone;
5002
5003         for_each_zone(zone)
5004                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5005 }
5006
5007 /*
5008  * Initialise min_free_kbytes.
5009  *
5010  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5011  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5012  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5013  *
5014  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5015  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5016  *
5017  * which yields
5018  *
5019  * 16MB:        512k
5020  * 32MB:        724k
5021  * 64MB:        1024k
5022  * 128MB:       1448k
5023  * 256MB:       2048k
5024  * 512MB:       2896k
5025  * 1024MB:      4096k
5026  * 2048MB:      5792k
5027  * 4096MB:      8192k
5028  * 8192MB:      11584k
5029  * 16384MB:     16384k
5030  */
5031 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
5032 {
5033         unsigned long lowmem_kbytes;
5034
5035         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5036
5037         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5038         if (min_free_kbytes < 128)
5039                 min_free_kbytes = 128;
5040         if (min_free_kbytes > 65536)
5041                 min_free_kbytes = 65536;
5042         setup_per_zone_wmarks();
5043         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5044         setup_per_zone_inactive_ratio();
5045         return 0;
5046 }
5047 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5048
5049 /*
5050  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5051  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5052  *      changes.
5053  */
5054 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5055         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5056 {
5057         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5058         if (write)
5059                 setup_per_zone_wmarks();
5060         return 0;
5061 }
5062
5063 #ifdef CONFIG_NUMA
5064 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5065         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5066 {
5067         struct zone *zone;
5068         int rc;
5069
5070         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5071         if (rc)
5072                 return rc;
5073
5074         for_each_zone(zone)
5075                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5076                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5077         return 0;
5078 }
5079
5080 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5081         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5082 {
5083         struct zone *zone;
5084         int rc;
5085
5086         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5087         if (rc)
5088                 return rc;
5089
5090         for_each_zone(zone)
5091                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5092                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5093         return 0;
5094 }
5095 #endif
5096
5097 /*
5098  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5099  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5100  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5101  *
5102  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5103  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5104  * if in function of the boot time zone sizes.
5105  */
5106 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5107         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5108 {
5109         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5110         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5111         return 0;
5112 }
5113
5114 /*
5115  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5116  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5117  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5118  */
5119
5120 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5121         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5122 {
5123         struct zone *zone;
5124         unsigned int cpu;
5125         int ret;
5126
5127         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5128         if (!write || (ret == -EINVAL))
5129                 return ret;
5130         for_each_populated_zone(zone) {
5131                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5132                         unsigned long  high;
5133                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5134                         setup_pagelist_highmark(
5135                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5136                 }
5137         }
5138         return 0;
5139 }
5140
5141 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5142
5143 #ifdef CONFIG_NUMA
5144 static int __init set_hashdist(char *str)
5145 {
5146         if (!str)
5147                 return 0;
5148         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5149         return 1;
5150 }
5151 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5152 #endif
5153
5154 /*
5155  * allocate a large system hash table from bootmem
5156  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5157  *   quantity of entries
5158  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5159  */
5160 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5161                                      unsigned long bucketsize,
5162                                      unsigned long numentries,
5163                                      int scale,
5164                                      int flags,
5165                                      unsigned int *_hash_shift,
5166                                      unsigned int *_hash_mask,
5167                                      unsigned long limit)
5168 {
5169         unsigned long long max = limit;
5170         unsigned long log2qty, size;
5171         void *table = NULL;
5172
5173         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5174         if (!numentries) {
5175                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5176                 numentries = nr_kernel_pages;
5177                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5178                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5179                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5180
5181                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5182                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5183                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5184                 else
5185                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5186
5187                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5188                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5189                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5190                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5191                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5192                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5193                                 BUG_ON(!numentries);
5194                         }
5195                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5196                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5197         }
5198         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5199
5200         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5201         if (max == 0) {
5202                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5203                 do_div(max, bucketsize);
5204         }
5205
5206         if (numentries > max)
5207                 numentries = max;
5208
5209         log2qty = ilog2(numentries);
5210
5211         do {
5212                 size = bucketsize << log2qty;
5213                 if (flags & HASH_EARLY)
5214                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5215                 else if (hashdist)
5216                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5217                 else {
5218                         /*
5219                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5220                          * some pages at the end of hash table which
5221                          * alloc_pages_exact() automatically does
5222                          */
5223                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5224                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5225                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5226                         }
5227                 }
5228         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5229
5230         if (!table)
5231                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5232
5233         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5234                tablename,
5235                (1UL << log2qty),
5236                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5237                size);
5238
5239         if (_hash_shift)
5240                 *_hash_shift = log2qty;
5241         if (_hash_mask)
5242                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5243
5244         return table;
5245 }
5246
5247 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5248 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5249                                                         unsigned long pfn)
5250 {
5251 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5252         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5253 #else
5254         return zone->pageblock_flags;
5255 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5256 }
5257
5258 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5259 {
5260 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5261         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5262         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5263 #else
5264         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5265         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5266 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5267 }
5268
5269 /**
5270  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5271  * @page: The page within the block of interest
5272  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5273  * @end_bitidx: The last bit of interest
5274  * returns pageblock_bits flags
5275  */
5276 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5277                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5278 {
5279         struct zone *zone;
5280         unsigned long *bitmap;
5281         unsigned long pfn, bitidx;
5282         unsigned long flags = 0;
5283         unsigned long value = 1;
5284
5285         zone = page_zone(page);
5286         pfn = page_to_pfn(page);
5287         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5288         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5289
5290         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5291                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5292                         flags |= value;
5293
5294         return flags;
5295 }
5296
5297 /**
5298  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5299  * @page: The page within the block of interest
5300  * @start_bitidx: The first bit of interest
5301  * @end_bitidx: The last bit of interest
5302  * @flags: The flags to set
5303  */
5304 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5305                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5306 {
5307         struct zone *zone;
5308         unsigned long *bitmap;
5309         unsigned long pfn, bitidx;
5310         unsigned long value = 1;
5311
5312         zone = page_zone(page);
5313         pfn = page_to_pfn(page);
5314         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5315         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5316         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5317         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5318
5319         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5320                 if (flags & value)
5321                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5322                 else
5323                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5324 }
5325
5326 /*
5327  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5328  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5329  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5330  */
5331
5332 static int
5333 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5334 {
5335         unsigned long pfn, iter, found;
5336         /*
5337          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5338          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5339          */
5340         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5341                 return true;
5342
5343         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5344                 return true;
5345
5346         pfn = page_to_pfn(page);
5347         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5348                 unsigned long check = pfn + iter;
5349
5350                 if (!pfn_valid_within(check)) {
5351                         iter++;
5352                         continue;
5353                 }
5354                 page = pfn_to_page(check);
5355                 if (!page_count(page)) {
5356                         if (PageBuddy(page))
5357                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5358                         continue;
5359                 }
5360                 if (!PageLRU(page))
5361                         found++;
5362                 /*
5363                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5364                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5365                  * and it still to be fixed.
5366                  */
5367                 /*
5368                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5369                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5370                  *
5371                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5372                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5373                  * page at boot.
5374                  */
5375                 if (found > count)
5376                         return false;
5377         }
5378         return true;
5379 }
5380
5381 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5382 {
5383         struct zone *zone = page_zone(page);
5384         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5385 }
5386
5387 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5388 {
5389         struct zone *zone;
5390         unsigned long flags, pfn;
5391         struct memory_isolate_notify arg;
5392         int notifier_ret;
5393         int ret = -EBUSY;
5394         int zone_idx;
5395
5396         zone = page_zone(page);
5397         zone_idx = zone_idx(zone);
5398
5399         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5400
5401         pfn = page_to_pfn(page);
5402         arg.start_pfn = pfn;
5403         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5404         arg.pages_found = 0;
5405
5406         /*
5407          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5408          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5409          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5410          * number of pages in a range that are held by the balloon
5411          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5412          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5413          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5414          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5415          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5416          */
5417         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5418         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5419         if (notifier_ret)
5420                 goto out;
5421         /*
5422          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5423          * We just check MOVABLE pages.
5424          */
5425         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5426                 ret = 0;
5427
5428         /*
5429          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5430          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5431          */
5432
5433 out:
5434         if (!ret) {
5435                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5436                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5437         }
5438
5439         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5440         if (!ret)
5441                 drain_all_pages();
5442         return ret;
5443 }
5444
5445 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5446 {
5447         struct zone *zone;
5448         unsigned long flags;
5449         zone = page_zone(page);
5450         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5451         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5452                 goto out;
5453         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5454         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5455 out:
5456         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5457 }
5458
5459 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5460 /*
5461  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5462  */
5463 void
5464 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5465 {
5466         struct page *page;
5467         struct zone *zone;
5468         int order, i;
5469         unsigned long pfn;
5470         unsigned long flags;
5471         /* find the first valid pfn */
5472         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5473                 if (pfn_valid(pfn))
5474                         break;
5475         if (pfn == end_pfn)
5476                 return;
5477         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5478         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5479         pfn = start_pfn;
5480         while (pfn < end_pfn) {
5481                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5482                         pfn++;
5483                         continue;
5484                 }
5485                 page = pfn_to_page(pfn);
5486                 BUG_ON(page_count(page));
5487                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5488                 order = page_order(page);
5489 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5490                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5491                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5492 #endif
5493                 list_del(&page->lru);
5494                 rmv_page_order(page);
5495                 zone->free_area[order].nr_free--;
5496                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5497                                       - (1UL << order));
5498                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5499                         SetPageReserved((page+i));
5500                 pfn += (1 << order);
5501         }
5502         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5503 }
5504 #endif
5505
5506 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5507 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5508 {
5509         struct zone *zone = page_zone(page);
5510         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5511         unsigned long flags;
5512         int order;
5513
5514         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5515         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5516                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5517
5518                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5519                         break;
5520         }
5521         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5522
5523         return order < MAX_ORDER;
5524 }
5525 #endif
5526
5527 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5528         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5529         {1UL << PG_error,               "error"         },
5530         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5531         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5532         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5533         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5534         {1UL << PG_active,              "active"        },
5535         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5536         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5537         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5538         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5539         {1UL << PG_private,             "private"       },
5540         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5541         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5542 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5543         {1UL << PG_head,                "head"          },
5544         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5545 #else
5546         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5547 #endif
5548         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5549         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5550         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5551         {1UL << PG_buddy,               "buddy"         },
5552         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5553         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5554 #ifdef CONFIG_MMU
5555         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5556 #endif
5557 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5558         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5559 #endif
5560 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5561         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5562 #endif
5563         {-1UL,                          NULL            },
5564 };
5565
5566 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5567 {
5568         const char *delim = "";
5569         unsigned long mask;
5570         int i;
5571
5572         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5573
5574         /* remove zone id */
5575         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5576
5577         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5578
5579                 mask = pageflag_names[i].mask;
5580                 if ((flags & mask) != mask)
5581                         continue;
5582
5583                 flags &= ~mask;
5584                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5585                 delim = "|";
5586         }
5587
5588         /* check for left over flags */
5589         if (flags)
5590                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5591
5592         printk(")\n");
5593 }
5594
5595 void dump_page(struct page *page)
5596 {
5597         printk(KERN_ALERT
5598                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5599                 page, page_count(page), page_mapcount(page),
5600                 page->mapping, page->index);
5601         dump_page_flags(page->flags);
5602 }