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