mm: vmscan: reclaim order-0 and use compaction instead of lumpy reclaim
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/oom.h>
34 #include <linux/notifier.h>
35 #include <linux/topology.h>
36 #include <linux/sysctl.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/memory_hotplug.h>
40 #include <linux/nodemask.h>
41 #include <linux/vmalloc.h>
42 #include <linux/mempolicy.h>
43 #include <linux/stop_machine.h>
44 #include <linux/sort.h>
45 #include <linux/pfn.h>
46 #include <linux/backing-dev.h>
47 #include <linux/fault-inject.h>
48 #include <linux/page-isolation.h>
49 #include <linux/page_cgroup.h>
50 #include <linux/debugobjects.h>
51 #include <linux/kmemleak.h>
52 #include <linux/memory.h>
53 #include <linux/compaction.h>
54 #include <trace/events/kmem.h>
55 #include <linux/ftrace_event.h>
56
57 #include <asm/tlbflush.h>
58 #include <asm/div64.h>
59 #include "internal.h"
60
61 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
62 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
63 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
64 #endif
65
66 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
67 /*
68  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
69  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
70  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
71  * defined in <linux/topology.h>.
72  */
73 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
75 #endif
76
77 /*
78  * Array of node states.
79  */
80 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
81         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
82         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
83 #ifndef CONFIG_NUMA
84         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
85 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
86         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
87 #endif
88         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
89 #endif  /* NUMA */
90 };
91 EXPORT_SYMBOL(node_states);
92
93 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
94 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
95 int percpu_pagelist_fraction;
96 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
97
98 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
99 /*
100  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
101  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
102  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
103  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
104  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
105  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
106  */
107
108 static gfp_t saved_gfp_mask;
109
110 void pm_restore_gfp_mask(void)
111 {
112         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
113         if (saved_gfp_mask) {
114                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
115                 saved_gfp_mask = 0;
116         }
117 }
118
119 void pm_restrict_gfp_mask(void)
120 {
121         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
122         WARN_ON(saved_gfp_mask);
123         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
124         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
125 }
126 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
127
128 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
129 int pageblock_order __read_mostly;
130 #endif
131
132 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
133
134 /*
135  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
136  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
137  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
138  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
139  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
140  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
141  *
142  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
143  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
144  */
145 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
146 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
147          256,
148 #endif
149 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
150          256,
151 #endif
152 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
153          32,
154 #endif
155          32,
156 };
157
158 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
159
160 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
161 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
162          "DMA",
163 #endif
164 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
165          "DMA32",
166 #endif
167          "Normal",
168 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
169          "HighMem",
170 #endif
171          "Movable",
172 };
173
174 int min_free_kbytes = 1024;
175
176 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
177 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
178 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
179
180 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
181   /*
182    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
183    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
184    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
185    * so the number of times add_active_range() can be called is
186    * related to the number of nodes and the number of holes
187    */
188   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
189     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
190     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
191   #else
192     #if MAX_NUMNODES >= 32
193       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
194       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
195     #else
196       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
197       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
198     #endif
199   #endif
200
201   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
202   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
203   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
204   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
206   static unsigned long __initdata required_movablecore;
207   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
208
209   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
210   int movable_zone;
211   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
212 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
213
214 #if MAX_NUMNODES > 1
215 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
216 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
217 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
218 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
219 #endif
220
221 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
222
223 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
224 {
225
226         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
227                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
228
229         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
230                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
231 }
232
233 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
234
235 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
236 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
237 {
238         int ret = 0;
239         unsigned seq;
240         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
241
242         do {
243                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
244                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
245                         ret = 1;
246                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
247                         ret = 1;
248         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
249
250         return ret;
251 }
252
253 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
254 {
255         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
256                 return 0;
257         if (zone != page_zone(page))
258                 return 0;
259
260         return 1;
261 }
262 /*
263  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
264  */
265 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
266 {
267         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
268                 return 1;
269         if (!page_is_consistent(zone, page))
270                 return 1;
271
272         return 0;
273 }
274 #else
275 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
276 {
277         return 0;
278 }
279 #endif
280
281 static void bad_page(struct page *page)
282 {
283         static unsigned long resume;
284         static unsigned long nr_shown;
285         static unsigned long nr_unshown;
286
287         /* Don't complain about poisoned pages */
288         if (PageHWPoison(page)) {
289                 __ClearPageBuddy(page);
290                 return;
291         }
292
293         /*
294          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
295          * or allow a steady drip of one report per second.
296          */
297         if (nr_shown == 60) {
298                 if (time_before(jiffies, resume)) {
299                         nr_unshown++;
300                         goto out;
301                 }
302                 if (nr_unshown) {
303                         printk(KERN_ALERT
304                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
305                                 nr_unshown);
306                         nr_unshown = 0;
307                 }
308                 nr_shown = 0;
309         }
310         if (nr_shown++ == 0)
311                 resume = jiffies + 60 * HZ;
312
313         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
314                 current->comm, page_to_pfn(page));
315         dump_page(page);
316
317         dump_stack();
318 out:
319         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
320         __ClearPageBuddy(page);
321         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
322 }
323
324 /*
325  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
326  *
327  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
328  *
329  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
330  *
331  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
332  * the head page (even the head page has this).
333  *
334  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
335  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
336  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
337  */
338
339 static void free_compound_page(struct page *page)
340 {
341         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
342 }
343
344 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
345 {
346         int i;
347         int nr_pages = 1 << order;
348
349         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
350         set_compound_order(page, order);
351         __SetPageHead(page);
352         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
353                 struct page *p = page + i;
354
355                 __SetPageTail(p);
356                 p->first_page = page;
357         }
358 }
359
360 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
361 {
362         int i;
363         int nr_pages = 1 << order;
364         int bad = 0;
365
366         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
367             unlikely(!PageHead(page))) {
368                 bad_page(page);
369                 bad++;
370         }
371
372         __ClearPageHead(page);
373
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376
377                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
378                         bad_page(page);
379                         bad++;
380                 }
381                 __ClearPageTail(p);
382         }
383
384         return bad;
385 }
386
387 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
388 {
389         int i;
390
391         /*
392          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
393          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
394          */
395         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
396         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
397                 clear_highpage(page + i);
398 }
399
400 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
401 {
402         set_page_private(page, order);
403         __SetPageBuddy(page);
404 }
405
406 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
407 {
408         __ClearPageBuddy(page);
409         set_page_private(page, 0);
410 }
411
412 /*
413  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
414  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
415  *
416  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
417  * the following equation:
418  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
419  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
420  * 1 buddy is #10:
421  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
422  *
423  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
424  * satisfies the following equation:
425  *     P = B & ~(1 << O)
426  *
427  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
428  */
429 static inline struct page *
430 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
431 {
432         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
433
434         return page + (buddy_idx - page_idx);
435 }
436
437 static inline unsigned long
438 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
439 {
440         return (page_idx & ~(1 << order));
441 }
442
443 /*
444  * This function checks whether a page is free && is the buddy
445  * we can do coalesce a page and its buddy if
446  * (a) the buddy is not in a hole &&
447  * (b) the buddy is in the buddy system &&
448  * (c) a page and its buddy have the same order &&
449  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
450  *
451  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
452  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
453  *
454  * For recording page's order, we use page_private(page).
455  */
456 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
457                                                                 int order)
458 {
459         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
460                 return 0;
461
462         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
463                 return 0;
464
465         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
466                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
467                 return 1;
468         }
469         return 0;
470 }
471
472 /*
473  * Freeing function for a buddy system allocator.
474  *
475  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
476  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
477  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
478  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
479  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
480  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
481  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
482  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
483  * parts of the VM system.
484  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
485  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
486  * order is recorded in page_private(page) field.
487  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
488  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
489  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
490  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
491  * triggers coalescing into a block of larger size.            
492  *
493  * -- wli
494  */
495
496 static inline void __free_one_page(struct page *page,
497                 struct zone *zone, unsigned int order,
498                 int migratetype)
499 {
500         unsigned long page_idx;
501         unsigned long combined_idx;
502         struct page *buddy;
503
504         if (unlikely(PageCompound(page)))
505                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
506                         return;
507
508         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
509
510         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
511
512         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
513         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
514
515         while (order < MAX_ORDER-1) {
516                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
517                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
518                         break;
519
520                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
521                 list_del(&buddy->lru);
522                 zone->free_area[order].nr_free--;
523                 rmv_page_order(buddy);
524                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
525                 page = page + (combined_idx - page_idx);
526                 page_idx = combined_idx;
527                 order++;
528         }
529         set_page_order(page, order);
530
531         /*
532          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
533          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
534          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
535          * that is happening, add the free page to the tail of the list
536          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
537          * as a higher order page
538          */
539         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
540                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
541                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
542                 higher_page = page + combined_idx - page_idx;
543                 higher_buddy = __page_find_buddy(higher_page, combined_idx, order + 1);
544                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
545                         list_add_tail(&page->lru,
546                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
547                         goto out;
548                 }
549         }
550
551         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
552 out:
553         zone->free_area[order].nr_free++;
554 }
555
556 /*
557  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
558  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
559  * free_pages_check() will verify...
560  */
561 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
562 {
563         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
564         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
565 }
566
567 static inline int free_pages_check(struct page *page)
568 {
569         if (unlikely(page_mapcount(page) |
570                 (page->mapping != NULL)  |
571                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
572                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
573                 bad_page(page);
574                 return 1;
575         }
576         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
577                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
578         return 0;
579 }
580
581 /*
582  * Frees a number of pages from the PCP lists
583  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
584  * count is the number of pages to free.
585  *
586  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
587  * see if this freeing clears that state.
588  *
589  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
590  * pinned" detection logic.
591  */
592 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
593                                         struct per_cpu_pages *pcp)
594 {
595         int migratetype = 0;
596         int batch_free = 0;
597         int to_free = count;
598
599         spin_lock(&zone->lock);
600         zone->all_unreclaimable = 0;
601         zone->pages_scanned = 0;
602
603         while (to_free) {
604                 struct page *page;
605                 struct list_head *list;
606
607                 /*
608                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
609                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
610                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
611                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
612                  * lists
613                  */
614                 do {
615                         batch_free++;
616                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
617                                 migratetype = 0;
618                         list = &pcp->lists[migratetype];
619                 } while (list_empty(list));
620
621                 do {
622                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
623                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
624                         list_del(&page->lru);
625                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
626                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
627                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
628                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
629         }
630         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
631         spin_unlock(&zone->lock);
632 }
633
634 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
635                                 int migratetype)
636 {
637         spin_lock(&zone->lock);
638         zone->all_unreclaimable = 0;
639         zone->pages_scanned = 0;
640
641         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
642         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
643         spin_unlock(&zone->lock);
644 }
645
646 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
647 {
648         int i;
649         int bad = 0;
650
651         trace_mm_page_free_direct(page, order);
652         kmemcheck_free_shadow(page, order);
653
654         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
655                 struct page *pg = page + i;
656
657                 if (PageAnon(pg))
658                         pg->mapping = NULL;
659                 bad += free_pages_check(pg);
660         }
661         if (bad)
662                 return false;
663
664         if (!PageHighMem(page)) {
665                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
666                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
667                                            PAGE_SIZE << order);
668         }
669         arch_free_page(page, order);
670         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
671
672         return true;
673 }
674
675 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
676 {
677         unsigned long flags;
678         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
679
680         if (!free_pages_prepare(page, order))
681                 return;
682
683         local_irq_save(flags);
684         if (unlikely(wasMlocked))
685                 free_page_mlock(page);
686         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
687         free_one_page(page_zone(page), page, order,
688                                         get_pageblock_migratetype(page));
689         local_irq_restore(flags);
690 }
691
692 /*
693  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
694  */
695 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
696 {
697         if (order == 0) {
698                 __ClearPageReserved(page);
699                 set_page_count(page, 0);
700                 set_page_refcounted(page);
701                 __free_page(page);
702         } else {
703                 int loop;
704
705                 prefetchw(page);
706                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
707                         struct page *p = &page[loop];
708
709                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
710                                 prefetchw(p + 1);
711                         __ClearPageReserved(p);
712                         set_page_count(p, 0);
713                 }
714
715                 set_page_refcounted(page);
716                 __free_pages(page, order);
717         }
718 }
719
720
721 /*
722  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
723  * Please do not alter this order without good reasons and regression
724  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
725  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
726  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
727  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
728  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
729  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
730  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
731  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
732  *
733  * -- wli
734  */
735 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
736         int low, int high, struct free_area *area,
737         int migratetype)
738 {
739         unsigned long size = 1 << high;
740
741         while (high > low) {
742                 area--;
743                 high--;
744                 size >>= 1;
745                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
746                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
747                 area->nr_free++;
748                 set_page_order(&page[size], high);
749         }
750 }
751
752 /*
753  * This page is about to be returned from the page allocator
754  */
755 static inline int check_new_page(struct page *page)
756 {
757         if (unlikely(page_mapcount(page) |
758                 (page->mapping != NULL)  |
759                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
760                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
761                 bad_page(page);
762                 return 1;
763         }
764         return 0;
765 }
766
767 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
768 {
769         int i;
770
771         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
772                 struct page *p = page + i;
773                 if (unlikely(check_new_page(p)))
774                         return 1;
775         }
776
777         set_page_private(page, 0);
778         set_page_refcounted(page);
779
780         arch_alloc_page(page, order);
781         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
782
783         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
784                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
785
786         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
787                 prep_compound_page(page, order);
788
789         return 0;
790 }
791
792 /*
793  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
794  * the smallest available page from the freelists
795  */
796 static inline
797 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
798                                                 int migratetype)
799 {
800         unsigned int current_order;
801         struct free_area * area;
802         struct page *page;
803
804         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
805         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
806                 area = &(zone->free_area[current_order]);
807                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
808                         continue;
809
810                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
811                                                         struct page, lru);
812                 list_del(&page->lru);
813                 rmv_page_order(page);
814                 area->nr_free--;
815                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
816                 return page;
817         }
818
819         return NULL;
820 }
821
822
823 /*
824  * This array describes the order lists are fallen back to when
825  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
826  */
827 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
828         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
829         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
830         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
831         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
832 };
833
834 /*
835  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
836  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
837  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
838  */
839 static int move_freepages(struct zone *zone,
840                           struct page *start_page, struct page *end_page,
841                           int migratetype)
842 {
843         struct page *page;
844         unsigned long order;
845         int pages_moved = 0;
846
847 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
848         /*
849          * page_zone is not safe to call in this context when
850          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
851          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
852          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
853          * grouping pages by mobility
854          */
855         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
856 #endif
857
858         for (page = start_page; page <= end_page;) {
859                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
860                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
861
862                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
863                         page++;
864                         continue;
865                 }
866
867                 if (!PageBuddy(page)) {
868                         page++;
869                         continue;
870                 }
871
872                 order = page_order(page);
873                 list_del(&page->lru);
874                 list_add(&page->lru,
875                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
876                 page += 1 << order;
877                 pages_moved += 1 << order;
878         }
879
880         return pages_moved;
881 }
882
883 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
884                                 int migratetype)
885 {
886         unsigned long start_pfn, end_pfn;
887         struct page *start_page, *end_page;
888
889         start_pfn = page_to_pfn(page);
890         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
891         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
892         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
893         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
894
895         /* Do not cross zone boundaries */
896         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
897                 start_page = page;
898         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
899                 return 0;
900
901         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
902 }
903
904 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
905                                         int start_order, int migratetype)
906 {
907         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
908
909         while (nr_pageblocks--) {
910                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
911                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
912         }
913 }
914
915 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
916 static inline struct page *
917 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
918 {
919         struct free_area * area;
920         int current_order;
921         struct page *page;
922         int migratetype, i;
923
924         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
925         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
926                                                 --current_order) {
927                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
928                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
929
930                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
931                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
932                                 continue;
933
934                         area = &(zone->free_area[current_order]);
935                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
936                                 continue;
937
938                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
939                                         struct page, lru);
940                         area->nr_free--;
941
942                         /*
943                          * If breaking a large block of pages, move all free
944                          * pages to the preferred allocation list. If falling
945                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
946                          * agressive about taking ownership of free pages
947                          */
948                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
949                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
950                                         page_group_by_mobility_disabled) {
951                                 unsigned long pages;
952                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
953                                                                 start_migratetype);
954
955                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
956                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
957                                                 page_group_by_mobility_disabled)
958                                         set_pageblock_migratetype(page,
959                                                                 start_migratetype);
960
961                                 migratetype = start_migratetype;
962                         }
963
964                         /* Remove the page from the freelists */
965                         list_del(&page->lru);
966                         rmv_page_order(page);
967
968                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
969                         if (current_order >= pageblock_order)
970                                 change_pageblock_range(page, current_order,
971                                                         start_migratetype);
972
973                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
974
975                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
976                                 start_migratetype, migratetype);
977
978                         return page;
979                 }
980         }
981
982         return NULL;
983 }
984
985 /*
986  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
987  * Call me with the zone->lock already held.
988  */
989 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
990                                                 int migratetype)
991 {
992         struct page *page;
993
994 retry_reserve:
995         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
996
997         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
998                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
999
1000                 /*
1001                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1002                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1003                  * and we want just one call site
1004                  */
1005                 if (!page) {
1006                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1007                         goto retry_reserve;
1008                 }
1009         }
1010
1011         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1012         return page;
1013 }
1014
1015 /* 
1016  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1017  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1018  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1019  */
1020 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1021                         unsigned long count, struct list_head *list,
1022                         int migratetype, int cold)
1023 {
1024         int i;
1025         
1026         spin_lock(&zone->lock);
1027         for (i = 0; i < count; ++i) {
1028                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1029                 if (unlikely(page == NULL))
1030                         break;
1031
1032                 /*
1033                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1034                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1035                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1036                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1037                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1038                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1039                  * properly.
1040                  */
1041                 if (likely(cold == 0))
1042                         list_add(&page->lru, list);
1043                 else
1044                         list_add_tail(&page->lru, list);
1045                 set_page_private(page, migratetype);
1046                 list = &page->lru;
1047         }
1048         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1049         spin_unlock(&zone->lock);
1050         return i;
1051 }
1052
1053 #ifdef CONFIG_NUMA
1054 /*
1055  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1056  * currently executing processor on remote nodes after they have
1057  * expired.
1058  *
1059  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1060  * a single processor.
1061  */
1062 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1063 {
1064         unsigned long flags;
1065         int to_drain;
1066
1067         local_irq_save(flags);
1068         if (pcp->count >= pcp->batch)
1069                 to_drain = pcp->batch;
1070         else
1071                 to_drain = pcp->count;
1072         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1073         pcp->count -= to_drain;
1074         local_irq_restore(flags);
1075 }
1076 #endif
1077
1078 /*
1079  * Drain pages of the indicated processor.
1080  *
1081  * The processor must either be the current processor and the
1082  * thread pinned to the current processor or a processor that
1083  * is not online.
1084  */
1085 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1086 {
1087         unsigned long flags;
1088         struct zone *zone;
1089
1090         for_each_populated_zone(zone) {
1091                 struct per_cpu_pageset *pset;
1092                 struct per_cpu_pages *pcp;
1093
1094                 local_irq_save(flags);
1095                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1096
1097                 pcp = &pset->pcp;
1098                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1099                 pcp->count = 0;
1100                 local_irq_restore(flags);
1101         }
1102 }
1103
1104 /*
1105  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1106  */
1107 void drain_local_pages(void *arg)
1108 {
1109         drain_pages(smp_processor_id());
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1114  */
1115 void drain_all_pages(void)
1116 {
1117         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1118 }
1119
1120 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1121
1122 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1123 {
1124         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1125         unsigned long flags;
1126         int order, t;
1127         struct list_head *curr;
1128
1129         if (!zone->spanned_pages)
1130                 return;
1131
1132         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1133
1134         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1135         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1136                 if (pfn_valid(pfn)) {
1137                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1138
1139                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1140                                 swsusp_unset_page_free(page);
1141                 }
1142
1143         for_each_migratetype_order(order, t) {
1144                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1145                         unsigned long i;
1146
1147                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1148                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1149                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1150                 }
1151         }
1152         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1153 }
1154 #endif /* CONFIG_PM */
1155
1156 /*
1157  * Free a 0-order page
1158  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1159  */
1160 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1161 {
1162         struct zone *zone = page_zone(page);
1163         struct per_cpu_pages *pcp;
1164         unsigned long flags;
1165         int migratetype;
1166         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1167
1168         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1169                 return;
1170
1171         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1172         set_page_private(page, migratetype);
1173         local_irq_save(flags);
1174         if (unlikely(wasMlocked))
1175                 free_page_mlock(page);
1176         __count_vm_event(PGFREE);
1177
1178         /*
1179          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1180          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1181          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1182          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1183          * excessively into the page allocator
1184          */
1185         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1186                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1187                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1188                         goto out;
1189                 }
1190                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1191         }
1192
1193         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1194         if (cold)
1195                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1196         else
1197                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1198         pcp->count++;
1199         if (pcp->count >= pcp->high) {
1200                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1201                 pcp->count -= pcp->batch;
1202         }
1203
1204 out:
1205         local_irq_restore(flags);
1206 }
1207
1208 /*
1209  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1210  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1211  * Each sub-page must be freed individually.
1212  *
1213  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1214  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1215  */
1216 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1217 {
1218         int i;
1219
1220         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1221         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1222
1223 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1224         /*
1225          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1226          * otherwise free the whole shadow.
1227          */
1228         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1229                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1230 #endif
1231
1232         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1233                 set_page_refcounted(page + i);
1234 }
1235
1236 /*
1237  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1238  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1239  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1240  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1241  * are enabled.
1242  *
1243  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1244  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1245  */
1246 int split_free_page(struct page *page)
1247 {
1248         unsigned int order;
1249         unsigned long watermark;
1250         struct zone *zone;
1251
1252         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1253
1254         zone = page_zone(page);
1255         order = page_order(page);
1256
1257         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1258         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1259         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1260                 return 0;
1261
1262         /* Remove page from free list */
1263         list_del(&page->lru);
1264         zone->free_area[order].nr_free--;
1265         rmv_page_order(page);
1266         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1267
1268         /* Split into individual pages */
1269         set_page_refcounted(page);
1270         split_page(page, order);
1271
1272         if (order >= pageblock_order - 1) {
1273                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1274                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1275                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1276         }
1277
1278         return 1 << order;
1279 }
1280
1281 /*
1282  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1283  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1284  * or two.
1285  */
1286 static inline
1287 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1288                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1289                         int migratetype)
1290 {
1291         unsigned long flags;
1292         struct page *page;
1293         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1294
1295 again:
1296         if (likely(order == 0)) {
1297                 struct per_cpu_pages *pcp;
1298                 struct list_head *list;
1299
1300                 local_irq_save(flags);
1301                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1302                 list = &pcp->lists[migratetype];
1303                 if (list_empty(list)) {
1304                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1305                                         pcp->batch, list,
1306                                         migratetype, cold);
1307                         if (unlikely(list_empty(list)))
1308                                 goto failed;
1309                 }
1310
1311                 if (cold)
1312                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1313                 else
1314                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1315
1316                 list_del(&page->lru);
1317                 pcp->count--;
1318         } else {
1319                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1320                         /*
1321                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1322                          *
1323                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1324                          * properly detect and handle allocation failures.
1325                          *
1326                          * We most definitely don't want callers attempting to
1327                          * allocate greater than order-1 page units with
1328                          * __GFP_NOFAIL.
1329                          */
1330                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1331                 }
1332                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1333                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1334                 spin_unlock(&zone->lock);
1335                 if (!page)
1336                         goto failed;
1337                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1338         }
1339
1340         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1341         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1342         local_irq_restore(flags);
1343
1344         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1345         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1346                 goto again;
1347         return page;
1348
1349 failed:
1350         local_irq_restore(flags);
1351         return NULL;
1352 }
1353
1354 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1355 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1356 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1357 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1358 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1359
1360 /* Mask to get the watermark bits */
1361 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1362
1363 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1364 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1365 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1366
1367 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1368
1369 static struct fail_page_alloc_attr {
1370         struct fault_attr attr;
1371
1372         u32 ignore_gfp_highmem;
1373         u32 ignore_gfp_wait;
1374         u32 min_order;
1375
1376 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1377
1378         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1379         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1380         struct dentry *min_order_file;
1381
1382 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1383
1384 } fail_page_alloc = {
1385         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1386         .ignore_gfp_wait = 1,
1387         .ignore_gfp_highmem = 1,
1388         .min_order = 1,
1389 };
1390
1391 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1392 {
1393         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1394 }
1395 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1396
1397 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1398 {
1399         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1400                 return 0;
1401         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1402                 return 0;
1403         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1404                 return 0;
1405         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1406                 return 0;
1407
1408         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1409 }
1410
1411 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1412
1413 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1414 {
1415         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1416         struct dentry *dir;
1417         int err;
1418
1419         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1420                                        "fail_page_alloc");
1421         if (err)
1422                 return err;
1423         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1424
1425         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1426                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1427                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1428
1429         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1430                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1431                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1432         fail_page_alloc.min_order_file =
1433                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1434                                    &fail_page_alloc.min_order);
1435
1436         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1437             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1438             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1439                 err = -ENOMEM;
1440                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1441                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1442                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1443                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1444         }
1445
1446         return err;
1447 }
1448
1449 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1450
1451 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1452
1453 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1454
1455 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1456 {
1457         return 0;
1458 }
1459
1460 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1461
1462 /*
1463  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1464  * of the allocation.
1465  */
1466 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1467                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1468 {
1469         /* free_pages my go negative - that's OK */
1470         long min = mark;
1471         int o;
1472
1473         free_pages -= (1 << order) + 1;
1474         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1475                 min -= min / 2;
1476         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1477                 min -= min / 4;
1478
1479         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1480                 return false;
1481         for (o = 0; o < order; o++) {
1482                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1483                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1484
1485                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1486                 min >>= 1;
1487
1488                 if (free_pages <= min)
1489                         return false;
1490         }
1491         return true;
1492 }
1493
1494 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1495                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1496 {
1497         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1498                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1499 }
1500
1501 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1502                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1503 {
1504         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1505
1506         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1507                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1508
1509         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1510                                                                 free_pages);
1511 }
1512
1513 #ifdef CONFIG_NUMA
1514 /*
1515  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1516  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1517  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1518  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1519  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1520  *
1521  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1522  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1523  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1524  *
1525  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1526  * nothing and returns NULL.
1527  *
1528  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1529  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1530  *
1531  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1532  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1533  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1534  * quickly as we can.
1535  */
1536 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1537 {
1538         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1539         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1540
1541         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1542         if (!zlc)
1543                 return NULL;
1544
1545         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1546                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1547                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1548         }
1549
1550         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1551                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1552                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1553         return allowednodes;
1554 }
1555
1556 /*
1557  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1558  * if it is worth looking at further for free memory:
1559  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1560  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1561  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1562  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1563  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1564  * else return false (zero) if it is not.
1565  *
1566  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1567  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1568  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1569  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1570  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1571  * into the second scan of the zonelist.
1572  *
1573  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1574  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1575  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1576  * unturned looking for a free page.
1577  */
1578 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1579                                                 nodemask_t *allowednodes)
1580 {
1581         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1582         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1583         int n;                          /* node that zone *z is on */
1584
1585         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1586         if (!zlc)
1587                 return 1;
1588
1589         i = z - zonelist->_zonerefs;
1590         n = zlc->z_to_n[i];
1591
1592         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1593         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1594 }
1595
1596 /*
1597  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1598  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1599  * from that zone don't waste time re-examining it.
1600  */
1601 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1602 {
1603         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1604         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1605
1606         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1607         if (!zlc)
1608                 return;
1609
1610         i = z - zonelist->_zonerefs;
1611
1612         set_bit(i, zlc->fullzones);
1613 }
1614
1615 #else   /* CONFIG_NUMA */
1616
1617 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1618 {
1619         return NULL;
1620 }
1621
1622 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1623                                 nodemask_t *allowednodes)
1624 {
1625         return 1;
1626 }
1627
1628 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1629 {
1630 }
1631 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1632
1633 /*
1634  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1635  * a page.
1636  */
1637 static struct page *
1638 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1639                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1640                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1641 {
1642         struct zoneref *z;
1643         struct page *page = NULL;
1644         int classzone_idx;
1645         struct zone *zone;
1646         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1647         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1648         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1649
1650         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1651 zonelist_scan:
1652         /*
1653          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1654          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1655          */
1656         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1657                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1658                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1659                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1660                                 continue;
1661                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1662                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1663                                 goto try_next_zone;
1664
1665                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1666                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1667                         unsigned long mark;
1668                         int ret;
1669
1670                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1671                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1672                                     classzone_idx, alloc_flags))
1673                                 goto try_this_zone;
1674
1675                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1676                                 goto this_zone_full;
1677
1678                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1679                         switch (ret) {
1680                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1681                                 /* did not scan */
1682                                 goto try_next_zone;
1683                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1684                                 /* scanned but unreclaimable */
1685                                 goto this_zone_full;
1686                         default:
1687                                 /* did we reclaim enough */
1688                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1689                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1690                                         goto this_zone_full;
1691                         }
1692                 }
1693
1694 try_this_zone:
1695                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1696                                                 gfp_mask, migratetype);
1697                 if (page)
1698                         break;
1699 this_zone_full:
1700                 if (NUMA_BUILD)
1701                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1702 try_next_zone:
1703                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1704                         /*
1705                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1706                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1707                          */
1708                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1709                         zlc_active = 1;
1710                         did_zlc_setup = 1;
1711                 }
1712         }
1713
1714         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1715                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1716                 zlc_active = 0;
1717                 goto zonelist_scan;
1718         }
1719         return page;
1720 }
1721
1722 static inline int
1723 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1724                                 unsigned long pages_reclaimed)
1725 {
1726         /* Do not loop if specifically requested */
1727         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1728                 return 0;
1729
1730         /*
1731          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1732          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1733          * implementations.
1734          */
1735         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1736                 return 1;
1737
1738         /*
1739          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1740          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1741          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1742          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1743          * allocation still fails, we stop retrying.
1744          */
1745         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1746                 return 1;
1747
1748         /*
1749          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1750          * explicitly requests that.
1751          */
1752         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1753                 return 1;
1754
1755         return 0;
1756 }
1757
1758 static inline struct page *
1759 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1760         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1761         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1762         int migratetype)
1763 {
1764         struct page *page;
1765
1766         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1767         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1768                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1769                 return NULL;
1770         }
1771
1772         /*
1773          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1774          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1775          * we're still under heavy pressure.
1776          */
1777         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1778                 order, zonelist, high_zoneidx,
1779                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1780                 preferred_zone, migratetype);
1781         if (page)
1782                 goto out;
1783
1784         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1785                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1786                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1787                         goto out;
1788                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1789                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1790                         goto out;
1791                 /*
1792                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1793                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1794                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1795                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1796                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1797                  */
1798                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1799                         goto out;
1800         }
1801         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1802         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1803
1804 out:
1805         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1806         return page;
1807 }
1808
1809 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1810 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1811 static struct page *
1812 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1813         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1814         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1815         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1816 {
1817         struct page *page;
1818         struct task_struct *tsk = current;
1819
1820         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1821                 return NULL;
1822
1823         tsk->flags |= PF_MEMALLOC;
1824         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1825                                                                 nodemask);
1826         tsk->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1827         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1828
1829                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1830                 drain_pages(get_cpu());
1831                 put_cpu();
1832
1833                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1834                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1835                                 alloc_flags, preferred_zone,
1836                                 migratetype);
1837                 if (page) {
1838                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1839                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1840                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1841                         return page;
1842                 }
1843
1844                 /*
1845                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1846                  * The most likely reason is that pages exist,
1847                  * but not enough to satisfy watermarks.
1848                  */
1849                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1850                 defer_compaction(preferred_zone);
1851
1852                 cond_resched();
1853         }
1854
1855         return NULL;
1856 }
1857 #else
1858 static inline struct page *
1859 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1860         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1861         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1862         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1863 {
1864         return NULL;
1865 }
1866 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1867
1868 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1869 static inline struct page *
1870 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1871         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1872         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1873         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1874 {
1875         struct page *page = NULL;
1876         struct reclaim_state reclaim_state;
1877         struct task_struct *p = current;
1878         bool drained = false;
1879
1880         cond_resched();
1881
1882         /* We now go into synchronous reclaim */
1883         cpuset_memory_pressure_bump();
1884         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1885         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1886         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1887         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1888
1889         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1890
1891         p->reclaim_state = NULL;
1892         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1893         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1894
1895         cond_resched();
1896
1897         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1898                 return NULL;
1899
1900 retry:
1901         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1902                                         zonelist, high_zoneidx,
1903                                         alloc_flags, preferred_zone,
1904                                         migratetype);
1905
1906         /*
1907          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1908          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1909          */
1910         if (!page && !drained) {
1911                 drain_all_pages();
1912                 drained = true;
1913                 goto retry;
1914         }
1915
1916         return page;
1917 }
1918
1919 /*
1920  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1921  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1922  */
1923 static inline struct page *
1924 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1925         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1926         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1927         int migratetype)
1928 {
1929         struct page *page;
1930
1931         do {
1932                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1933                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1934                         preferred_zone, migratetype);
1935
1936                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1937                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1938         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1939
1940         return page;
1941 }
1942
1943 static inline
1944 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1945                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1946 {
1947         struct zoneref *z;
1948         struct zone *zone;
1949
1950         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1951                 wakeup_kswapd(zone, order);
1952 }
1953
1954 static inline int
1955 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1956 {
1957         struct task_struct *p = current;
1958         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1959         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1960
1961         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1962         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
1963
1964         /*
1965          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1966          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1967          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1968          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1969          */
1970         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1971
1972         if (!wait) {
1973                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1974                 /*
1975                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1976                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1977                  */
1978                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1979         } else if (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt())
1980                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1981
1982         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1983                 if (!in_interrupt() &&
1984                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1985                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1986                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1987         }
1988
1989         return alloc_flags;
1990 }
1991
1992 static inline struct page *
1993 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1994         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1995         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1996         int migratetype)
1997 {
1998         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1999         struct page *page = NULL;
2000         int alloc_flags;
2001         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2002         unsigned long did_some_progress;
2003         struct task_struct *p = current;
2004
2005         /*
2006          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2007          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2008          * be using allocators in order of preference for an area that is
2009          * too large.
2010          */
2011         if (order >= MAX_ORDER) {
2012                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2013                 return NULL;
2014         }
2015
2016         /*
2017          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2018          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2019          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2020          * using a larger set of nodes after it has established that the
2021          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2022          * over allocated.
2023          */
2024         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2025                 goto nopage;
2026
2027 restart:
2028         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
2029
2030         /*
2031          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2032          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2033          * to how we want to proceed.
2034          */
2035         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2036
2037         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2038         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2039                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2040                         preferred_zone, migratetype);
2041         if (page)
2042                 goto got_pg;
2043
2044 rebalance:
2045         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2046         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2047                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2048                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2049                                 preferred_zone, migratetype);
2050                 if (page)
2051                         goto got_pg;
2052         }
2053
2054         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2055         if (!wait)
2056                 goto nopage;
2057
2058         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2059         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
2060                 goto nopage;
2061
2062         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2063         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2064                 goto nopage;
2065
2066         /* Try direct compaction */
2067         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2068                                         zonelist, high_zoneidx,
2069                                         nodemask,
2070                                         alloc_flags, preferred_zone,
2071                                         migratetype, &did_some_progress);
2072         if (page)
2073                 goto got_pg;
2074
2075         /* Try direct reclaim and then allocating */
2076         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2077                                         zonelist, high_zoneidx,
2078                                         nodemask,
2079                                         alloc_flags, preferred_zone,
2080                                         migratetype, &did_some_progress);
2081         if (page)
2082                 goto got_pg;
2083
2084         /*
2085          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2086          * running out of options and have to consider going OOM
2087          */
2088         if (!did_some_progress) {
2089                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2090                         if (oom_killer_disabled)
2091                                 goto nopage;
2092                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2093                                         zonelist, high_zoneidx,
2094                                         nodemask, preferred_zone,
2095                                         migratetype);
2096                         if (page)
2097                                 goto got_pg;
2098
2099                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2100                                 /*
2101                                  * The oom killer is not called for high-order
2102                                  * allocations that may fail, so if no progress
2103                                  * is being made, there are no other options and
2104                                  * retrying is unlikely to help.
2105                                  */
2106                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2107                                         goto nopage;
2108                                 /*
2109                                  * The oom killer is not called for lowmem
2110                                  * allocations to prevent needlessly killing
2111                                  * innocent tasks.
2112                                  */
2113                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2114                                         goto nopage;
2115                         }
2116
2117                         goto restart;
2118                 }
2119         }
2120
2121         /* Check if we should retry the allocation */
2122         pages_reclaimed += did_some_progress;
2123         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2124                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2125                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2126                 goto rebalance;
2127         } else {
2128                 /*
2129                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2130                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2131                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2132                  */
2133                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2134                                         zonelist, high_zoneidx,
2135                                         nodemask,
2136                                         alloc_flags, preferred_zone,
2137                                         migratetype, &did_some_progress);
2138                 if (page)
2139                         goto got_pg;
2140         }
2141
2142 nopage:
2143         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2144                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
2145                         " order:%d, mode:0x%x\n",
2146                         p->comm, order, gfp_mask);
2147                 dump_stack();
2148                 show_mem();
2149         }
2150         return page;
2151 got_pg:
2152         if (kmemcheck_enabled)
2153                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2154         return page;
2155
2156 }
2157
2158 /*
2159  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2160  */
2161 struct page *
2162 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2163                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2164 {
2165         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2166         struct zone *preferred_zone;
2167         struct page *page;
2168         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2169
2170         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2171
2172         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2173
2174         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2175
2176         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2177                 return NULL;
2178
2179         /*
2180          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2181          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2182          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2183          */
2184         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2185                 return NULL;
2186
2187         get_mems_allowed();
2188         /* The preferred zone is used for statistics later */
2189         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
2190         if (!preferred_zone) {
2191                 put_mems_allowed();
2192                 return NULL;
2193         }
2194
2195         /* First allocation attempt */
2196         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2197                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2198                         preferred_zone, migratetype);
2199         if (unlikely(!page))
2200                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2201                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2202                                 preferred_zone, migratetype);
2203         put_mems_allowed();
2204
2205         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2206         return page;
2207 }
2208 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2209
2210 /*
2211  * Common helper functions.
2212  */
2213 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2214 {
2215         struct page *page;
2216
2217         /*
2218          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2219          * a highmem page
2220          */
2221         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2222
2223         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2224         if (!page)
2225                 return 0;
2226         return (unsigned long) page_address(page);
2227 }
2228 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2229
2230 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2231 {
2232         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2233 }
2234 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2235
2236 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2237 {
2238         int i = pagevec_count(pvec);
2239
2240         while (--i >= 0) {
2241                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2242                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2243         }
2244 }
2245
2246 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2247 {
2248         if (put_page_testzero(page)) {
2249                 if (order == 0)
2250                         free_hot_cold_page(page, 0);
2251                 else
2252                         __free_pages_ok(page, order);
2253         }
2254 }
2255
2256 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2257
2258 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2259 {
2260         if (addr != 0) {
2261                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2262                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2263         }
2264 }
2265
2266 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2267
2268 /**
2269  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2270  * @size: the number of bytes to allocate
2271  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2272  *
2273  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2274  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2275  * allocate memory in power-of-two pages.
2276  *
2277  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2278  *
2279  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2280  */
2281 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2282 {
2283         unsigned int order = get_order(size);
2284         unsigned long addr;
2285
2286         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2287         if (addr) {
2288                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2289                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2290
2291                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2292                 while (used < alloc_end) {
2293                         free_page(used);
2294                         used += PAGE_SIZE;
2295                 }
2296         }
2297
2298         return (void *)addr;
2299 }
2300 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2301
2302 /**
2303  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2304  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2305  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2306  *
2307  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2308  */
2309 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2310 {
2311         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2312         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2313
2314         while (addr < end) {
2315                 free_page(addr);
2316                 addr += PAGE_SIZE;
2317         }
2318 }
2319 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2320
2321 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2322 {
2323         struct zoneref *z;
2324         struct zone *zone;
2325
2326         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2327         unsigned int sum = 0;
2328
2329         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2330
2331         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2332                 unsigned long size = zone->present_pages;
2333                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2334                 if (size > high)
2335                         sum += size - high;
2336         }
2337
2338         return sum;
2339 }
2340
2341 /*
2342  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2343  */
2344 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2345 {
2346         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2347 }
2348 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2349
2350 /*
2351  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2352  */
2353 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2354 {
2355         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2356 }
2357
2358 static inline void show_node(struct zone *zone)
2359 {
2360         if (NUMA_BUILD)
2361                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2362 }
2363
2364 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2365 {
2366         val->totalram = totalram_pages;
2367         val->sharedram = 0;
2368         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2369         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2370         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2371         val->freehigh = nr_free_highpages();
2372         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2373 }
2374
2375 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2376
2377 #ifdef CONFIG_NUMA
2378 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2379 {
2380         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2381
2382         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2383         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2384 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2385         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2386         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2387                         NR_FREE_PAGES);
2388 #else
2389         val->totalhigh = 0;
2390         val->freehigh = 0;
2391 #endif
2392         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2393 }
2394 #endif
2395
2396 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2397
2398 /*
2399  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2400  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2401  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2402  */
2403 void show_free_areas(void)
2404 {
2405         int cpu;
2406         struct zone *zone;
2407
2408         for_each_populated_zone(zone) {
2409                 show_node(zone);
2410                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2411
2412                 for_each_online_cpu(cpu) {
2413                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2414
2415                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2416
2417                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2418                                cpu, pageset->pcp.high,
2419                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2420                 }
2421         }
2422
2423         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2424                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2425                 " unevictable:%lu"
2426                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2427                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2428                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2429                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2430                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2431                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2432                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2433                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2434                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2435                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2436                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2437                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2438                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2439                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2440                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2441                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2442                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2443                 global_page_state(NR_SHMEM),
2444                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2445                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2446
2447         for_each_populated_zone(zone) {
2448                 int i;
2449
2450                 show_node(zone);
2451                 printk("%s"
2452                         " free:%lukB"
2453                         " min:%lukB"
2454                         " low:%lukB"
2455                         " high:%lukB"
2456                         " active_anon:%lukB"
2457                         " inactive_anon:%lukB"
2458                         " active_file:%lukB"
2459                         " inactive_file:%lukB"
2460                         " unevictable:%lukB"
2461                         " isolated(anon):%lukB"
2462                         " isolated(file):%lukB"
2463                         " present:%lukB"
2464                         " mlocked:%lukB"
2465                         " dirty:%lukB"
2466                         " writeback:%lukB"
2467                         " mapped:%lukB"
2468                         " shmem:%lukB"
2469                         " slab_reclaimable:%lukB"
2470                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2471                         " kernel_stack:%lukB"
2472                         " pagetables:%lukB"
2473                         " unstable:%lukB"
2474                         " bounce:%lukB"
2475                         " writeback_tmp:%lukB"
2476                         " pages_scanned:%lu"
2477                         " all_unreclaimable? %s"
2478                         "\n",
2479                         zone->name,
2480                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2481                         K(min_wmark_pages(zone)),
2482                         K(low_wmark_pages(zone)),
2483                         K(high_wmark_pages(zone)),
2484                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2485                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2486                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2487                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2488                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2489                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2490                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2491                         K(zone->present_pages),
2492                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2493                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2494                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2495                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2496                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2497                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2498                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2499                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2500                                 THREAD_SIZE / 1024,
2501                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2502                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2503                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2504                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2505                         zone->pages_scanned,
2506                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2507                         );
2508                 printk("lowmem_reserve[]:");
2509                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2510                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2511                 printk("\n");
2512         }
2513
2514         for_each_populated_zone(zone) {
2515                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2516
2517                 show_node(zone);
2518                 printk("%s: ", zone->name);
2519
2520                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2521                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2522                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2523                         total += nr[order] << order;
2524                 }
2525                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2526                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2527                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2528                 printk("= %lukB\n", K(total));
2529         }
2530
2531         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2532
2533         show_swap_cache_info();
2534 }
2535
2536 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2537 {
2538         zoneref->zone = zone;
2539         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2540 }
2541
2542 /*
2543  * Builds allocation fallback zone lists.
2544  *
2545  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2546  */
2547 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2548                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2549 {
2550         struct zone *zone;
2551
2552         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2553         zone_type++;
2554
2555         do {
2556                 zone_type--;
2557                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2558                 if (populated_zone(zone)) {
2559                         zoneref_set_zone(zone,
2560                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2561                         check_highest_zone(zone_type);
2562                 }
2563
2564         } while (zone_type);
2565         return nr_zones;
2566 }
2567
2568
2569 /*
2570  *  zonelist_order:
2571  *  0 = automatic detection of better ordering.
2572  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2573  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2574  *
2575  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2576  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2577  */
2578 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2579 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2580 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2581
2582 /* zonelist order in the kernel.
2583  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2584  */
2585 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2586 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2587
2588
2589 #ifdef CONFIG_NUMA
2590 /* The value user specified ....changed by config */
2591 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2592 /* string for sysctl */
2593 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2594 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2595
2596 /*
2597  * interface for configure zonelist ordering.
2598  * command line option "numa_zonelist_order"
2599  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2600  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2601  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2602  */
2603
2604 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2605 {
2606         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2607                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2608         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2609                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2610         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2611                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2612         } else {
2613                 printk(KERN_WARNING
2614                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2615                         "%s\n", s);
2616                 return -EINVAL;
2617         }
2618         return 0;
2619 }
2620
2621 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2622 {
2623         if (s)
2624                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2625         return 0;
2626 }
2627 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2628
2629 /*
2630  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2631  */
2632 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2633                 void __user *buffer, size_t *length,
2634                 loff_t *ppos)
2635 {
2636         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2637         int ret;
2638         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2639
2640         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2641         if (write)
2642                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2643         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2644         if (ret)
2645                 goto out;
2646         if (write) {
2647                 int oldval = user_zonelist_order;
2648                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2649                         /*
2650                          * bogus value.  restore saved string
2651                          */
2652                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2653                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2654                         user_zonelist_order = oldval;
2655                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2656                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2657                         build_all_zonelists(NULL);
2658                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2659                 }
2660         }
2661 out:
2662         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2663         return ret;
2664 }
2665
2666
2667 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2668 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2669
2670 /**
2671  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2672  * @node: node whose fallback list we're appending
2673  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2674  *
2675  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2676  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2677  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2678  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2679  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2680  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2681  * on them otherwise.
2682  * It returns -1 if no node is found.
2683  */
2684 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2685 {
2686         int n, val;
2687         int min_val = INT_MAX;
2688         int best_node = -1;
2689         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2690
2691         /* Use the local node if we haven't already */
2692         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2693                 node_set(node, *used_node_mask);
2694                 return node;
2695         }
2696
2697         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2698
2699                 /* Don't want a node to appear more than once */
2700                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2701                         continue;
2702
2703                 /* Use the distance array to find the distance */
2704                 val = node_distance(node, n);
2705
2706                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2707                 val += (n < node);
2708
2709                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2710                 tmp = cpumask_of_node(n);
2711                 if (!cpumask_empty(tmp))
2712                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2713
2714                 /* Slight preference for less loaded node */
2715                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2716                 val += node_load[n];
2717
2718                 if (val < min_val) {
2719                         min_val = val;
2720                         best_node = n;
2721                 }
2722         }
2723
2724         if (best_node >= 0)
2725                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2726
2727         return best_node;
2728 }
2729
2730
2731 /*
2732  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2733  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2734  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2735  */
2736 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2737 {
2738         int j;
2739         struct zonelist *zonelist;
2740
2741         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2742         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2743                 ;
2744         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2745                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2746         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2747         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2748 }
2749
2750 /*
2751  * Build gfp_thisnode zonelists
2752  */
2753 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2754 {
2755         int j;
2756         struct zonelist *zonelist;
2757
2758         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2759         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2760         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2761         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2762 }
2763
2764 /*
2765  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2766  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2767  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2768  * may still exist in local DMA zone.
2769  */
2770 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2771
2772 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2773 {
2774         int pos, j, node;
2775         int zone_type;          /* needs to be signed */
2776         struct zone *z;
2777         struct zonelist *zonelist;
2778
2779         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2780         pos = 0;
2781         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2782                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2783                         node = node_order[j];
2784                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2785                         if (populated_zone(z)) {
2786                                 zoneref_set_zone(z,
2787                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2788                                 check_highest_zone(zone_type);
2789                         }
2790                 }
2791         }
2792         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2793         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2794 }
2795
2796 static int default_zonelist_order(void)
2797 {
2798         int nid, zone_type;
2799         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2800         struct zone *z;
2801         int average_size;
2802         /*
2803          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2804          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2805          * into OOM very easily.
2806          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2807          */
2808         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2809         low_kmem_size = 0;
2810         total_size = 0;
2811         for_each_online_node(nid) {
2812                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2813                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2814                         if (populated_zone(z)) {
2815                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2816                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2817                                 total_size += z->present_pages;
2818                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2819                                 /*
2820                                  * If any node has only lowmem, then node order
2821                                  * is preferred to allow kernel allocations
2822                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2823                                  * on other nodes when there is an abundance of
2824                                  * lowmem available to allocate from.
2825                                  */
2826                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2827                         }
2828                 }
2829         }
2830         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2831             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2832                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2833         /*
2834          * look into each node's config.
2835          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2836          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2837          */
2838         average_size = total_size /
2839                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2840         for_each_online_node(nid) {
2841                 low_kmem_size = 0;
2842                 total_size = 0;
2843                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2844                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2845                         if (populated_zone(z)) {
2846                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2847                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2848                                 total_size += z->present_pages;
2849                         }
2850                 }
2851                 if (low_kmem_size &&
2852                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2853                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2854                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2855         }
2856         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2857 }
2858
2859 static void set_zonelist_order(void)
2860 {
2861         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2862                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2863         else
2864                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2865 }
2866
2867 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2868 {
2869         int j, node, load;
2870         enum zone_type i;
2871         nodemask_t used_mask;
2872         int local_node, prev_node;
2873         struct zonelist *zonelist;
2874         int order = current_zonelist_order;
2875
2876         /* initialize zonelists */
2877         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2878                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2879                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2880                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2881         }
2882
2883         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2884         local_node = pgdat->node_id;
2885         load = nr_online_nodes;
2886         prev_node = local_node;
2887         nodes_clear(used_mask);
2888
2889         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2890         j = 0;
2891
2892         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2893                 int distance = node_distance(local_node, node);
2894
2895                 /*
2896                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2897                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2898                  */
2899                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2900                         zone_reclaim_mode = 1;
2901
2902                 /*
2903                  * We don't want to pressure a particular node.
2904                  * So adding penalty to the first node in same
2905                  * distance group to make it round-robin.
2906                  */
2907                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2908                         node_load[node] = load;
2909
2910                 prev_node = node;
2911                 load--;
2912                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2913                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2914                 else
2915                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2916         }
2917
2918         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2919                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2920                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2921         }
2922
2923         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2924 }
2925
2926 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2927 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2928 {
2929         struct zonelist *zonelist;
2930         struct zonelist_cache *zlc;
2931         struct zoneref *z;
2932
2933         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2934         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2935         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2936         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2937                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2938 }
2939
2940 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
2941 /*
2942  * Return node id of node used for "local" allocations.
2943  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
2944  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
2945  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
2946  */
2947 int local_memory_node(int node)
2948 {
2949         struct zone *zone;
2950
2951         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
2952                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
2953                                    NULL,
2954                                    &zone);
2955         return zone->node;
2956 }
2957 #endif
2958
2959 #else   /* CONFIG_NUMA */
2960
2961 static void set_zonelist_order(void)
2962 {
2963         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2964 }
2965
2966 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2967 {
2968         int node, local_node;
2969         enum zone_type j;
2970         struct zonelist *zonelist;
2971
2972         local_node = pgdat->node_id;
2973
2974         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2975         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2976
2977         /*
2978          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2979          * of all the other nodes.
2980          * We don't want to pressure a particular node, so when
2981          * building the zones for node N, we make sure that the
2982          * zones coming right after the local ones are those from
2983          * node N+1 (modulo N)
2984          */
2985         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2986                 if (!node_online(node))
2987                         continue;
2988                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2989                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2990         }
2991         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2992                 if (!node_online(node))
2993                         continue;
2994                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2995                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2996         }
2997
2998         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2999         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3000 }
3001
3002 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3003 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3004 {
3005         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3006 }
3007
3008 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3009
3010 /*
3011  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3012  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3013  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3014  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3015  * with interrupts disabled.
3016  *
3017  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3018  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3019  * hotplugged processors.
3020  *
3021  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3022  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3023  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3024  */
3025 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3026 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3027 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3028
3029 /*
3030  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3031  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3032  */
3033 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3034
3035 /* return values int ....just for stop_machine() */
3036 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3037 {
3038         int nid;
3039         int cpu;
3040
3041 #ifdef CONFIG_NUMA
3042         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3043 #endif
3044         for_each_online_node(nid) {
3045                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3046
3047                 build_zonelists(pgdat);
3048                 build_zonelist_cache(pgdat);
3049         }
3050
3051         /*
3052          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3053          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3054          * each zone will be allocated later when the per cpu
3055          * allocator is available.
3056          *
3057          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3058          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3059          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3060          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3061          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3062          * (a chicken-egg dilemma).
3063          */
3064         for_each_possible_cpu(cpu) {
3065                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3066
3067 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3068                 /*
3069                  * We now know the "local memory node" for each node--
3070                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3071                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3072                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3073                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3074                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3075                  */
3076                 if (cpu_online(cpu))
3077                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3078 #endif
3079         }
3080
3081         return 0;
3082 }
3083
3084 /*
3085  * Called with zonelists_mutex held always
3086  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3087  */
3088 void build_all_zonelists(void *data)
3089 {
3090         set_zonelist_order();
3091
3092         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3093                 __build_all_zonelists(NULL);
3094                 mminit_verify_zonelist();
3095                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3096         } else {
3097                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3098                    of zonelist */
3099 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3100                 if (data)
3101                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3102 #endif
3103                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3104                 /* cpuset refresh routine should be here */
3105         }
3106         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3107         /*
3108          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3109          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3110          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3111          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3112          * disabled and enable it later
3113          */
3114         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3115                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3116         else
3117                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3118
3119         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3120                 "Total pages: %ld\n",
3121                         nr_online_nodes,
3122                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3123                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3124                         vm_total_pages);
3125 #ifdef CONFIG_NUMA
3126         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3127 #endif
3128 }
3129
3130 /*
3131  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3132  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3133  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3134  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3135  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3136  * conservative, even though it seems large.
3137  *
3138  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3139  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3140  */
3141 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3142
3143 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3144 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3145 {
3146         unsigned long size = 1;
3147
3148         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3149
3150         while (size < pages)
3151                 size <<= 1;
3152
3153         /*
3154          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3155          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3156          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3157          */
3158         size = min(size, 4096UL);
3159
3160         return max(size, 4UL);
3161 }
3162 #else
3163 /*
3164  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3165  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3166  *
3167  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3168  *
3169  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3170  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3171  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3172  *
3173  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3174  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3175  *
3176  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3177  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3178  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3179  */
3180 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3181 {
3182         return 4096UL;
3183 }
3184 #endif
3185
3186 /*
3187  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3188  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3189  * hash function before the remainder is taken.
3190  */
3191 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3192 {
3193         return ffz(~size);
3194 }
3195
3196 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3197
3198 /*
3199  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3200  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3201  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3202  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3203  * blocks as reclaim kicks in
3204  */
3205 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3206 {
3207         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3208         struct page *page;
3209         unsigned long block_migratetype;
3210         int reserve;
3211
3212         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3213         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3214         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3215         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3216                                                         pageblock_order;
3217
3218         /*
3219          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3220          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3221          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3222          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3223          * future allocation of hugepages at runtime.
3224          */
3225         reserve = min(2, reserve);
3226
3227         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3228                 if (!pfn_valid(pfn))
3229                         continue;
3230                 page = pfn_to_page(pfn);
3231
3232                 /* Watch out for overlapping nodes */
3233                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3234                         continue;
3235
3236                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3237                 if (PageReserved(page))
3238                         continue;
3239
3240                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3241
3242                 /* If this block is reserved, account for it */
3243                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3244                         reserve--;
3245                         continue;
3246                 }
3247
3248                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3249                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3250                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3251                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3252                         reserve--;
3253                         continue;
3254                 }
3255
3256                 /*
3257                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3258                  * take it back
3259                  */
3260                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3261                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3262                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3263                 }
3264         }
3265 }
3266
3267 /*
3268  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3269  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3270  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3271  */
3272 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3273                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3274 {
3275         struct page *page;
3276         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3277         unsigned long pfn;
3278         struct zone *z;
3279
3280         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3281                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3282
3283         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3284         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3285                 /*
3286                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3287                  * handed to this function.  They do not
3288                  * exist on hotplugged memory.
3289                  */
3290                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3291                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3292                                 continue;
3293                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3294                                 continue;
3295                 }
3296                 page = pfn_to_page(pfn);
3297                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3298                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3299                 init_page_count(page);
3300                 reset_page_mapcount(page);
3301                 SetPageReserved(page);
3302                 /*
3303                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3304                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3305                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3306                  * the address space during boot when many long-lived
3307                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3308                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3309                  * setup_zone_migrate_reserve()
3310                  *
3311                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3312                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3313                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3314                  * pfn out of zone.
3315                  */
3316                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3317                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3318                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3319                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3320
3321                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3322 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3323                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3324                 if (!is_highmem_idx(zone))
3325                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3326 #endif
3327         }
3328 }
3329
3330 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3331 {
3332         int order, t;
3333         for_each_migratetype_order(order, t) {
3334                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3335                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3336         }
3337 }
3338
3339 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3340 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3341         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3342 #endif
3343
3344 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3345 {
3346 #ifdef CONFIG_MMU
3347         int batch;
3348
3349         /*
3350          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3351          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3352          *
3353          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3354          */
3355         batch = zone->present_pages / 1024;
3356         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3357                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3358         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3359         if (batch < 1)
3360                 batch = 1;
3361
3362         /*
3363          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3364          * of 2 value was found to be more likely to have
3365          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3366          *
3367          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3368          * batches of pages, one task can end up with a lot
3369          * of pages of one half of the possible page colors
3370          * and the other with pages of the other colors.
3371          */
3372         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3373
3374         return batch;
3375
3376 #else
3377         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3378          * conditions.
3379          *
3380          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3381          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3382          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3383          *
3384          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3385          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3386          * can be a significant delay between the individual batches being
3387          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3388          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3389          */
3390         return 0;
3391 #endif
3392 }
3393
3394 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3395 {
3396         struct per_cpu_pages *pcp;
3397         int migratetype;
3398
3399         memset(p, 0, sizeof(*p));
3400
3401         pcp = &p->pcp;
3402         pcp->count = 0;
3403         pcp->high = 6 * batch;
3404         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3405         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3406                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3407 }
3408
3409 /*
3410  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3411  * to the value high for the pageset p.
3412  */
3413
3414 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3415                                 unsigned long high)
3416 {
3417         struct per_cpu_pages *pcp;
3418
3419         pcp = &p->pcp;
3420         pcp->high = high;
3421         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3422         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3423                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3424 }
3425
3426 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3427 {
3428         int cpu;
3429
3430         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3431
3432         for_each_possible_cpu(cpu) {
3433                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3434
3435                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3436
3437                 if (percpu_pagelist_fraction)
3438                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3439                                 (zone->present_pages /
3440                                         percpu_pagelist_fraction));
3441         }
3442 }
3443
3444 /*
3445  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3446  * Before this call only boot pagesets were available.
3447  */
3448 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3449 {
3450         struct zone *zone;
3451
3452         for_each_populated_zone(zone)
3453                 setup_zone_pageset(zone);
3454 }
3455
3456 static noinline __init_refok
3457 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3458 {
3459         int i;
3460         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3461         size_t alloc_size;
3462
3463         /*
3464          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3465          * per zone.
3466          */
3467         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3468                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3469         zone->wait_table_bits =
3470                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3471         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3472                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3473
3474         if (!slab_is_available()) {
3475                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3476                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3477         } else {
3478                 /*
3479                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3480                  * via memory hot-add.
3481                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3482                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3483                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3484                  * node itself as well.
3485                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3486                  * necessary.
3487                  */
3488                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3489         }
3490         if (!zone->wait_table)
3491                 return -ENOMEM;
3492
3493         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3494                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3495
3496         return 0;
3497 }
3498
3499 static int __zone_pcp_update(void *data)
3500 {
3501         struct zone *zone = data;
3502         int cpu;
3503         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3504
3505         for_each_possible_cpu(cpu) {
3506                 struct per_cpu_pageset *pset;
3507                 struct per_cpu_pages *pcp;
3508
3509                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3510                 pcp = &pset->pcp;
3511
3512                 local_irq_save(flags);
3513                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3514                 setup_pageset(pset, batch);
3515                 local_irq_restore(flags);
3516         }
3517         return 0;
3518 }
3519
3520 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3521 {
3522         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3523 }
3524
3525 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3526 {
3527         /*
3528          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3529          * relies on the ability of the linker to provide the
3530          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3531          */
3532         zone->pageset = &boot_pageset;
3533
3534         if (zone->present_pages)
3535                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3536                         zone->name, zone->present_pages,
3537                                          zone_batchsize(zone));
3538 }
3539
3540 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3541                                         unsigned long zone_start_pfn,
3542                                         unsigned long size,
3543                                         enum memmap_context context)
3544 {
3545         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3546         int ret;
3547         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3548         if (ret)
3549                 return ret;
3550         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3551
3552         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3553
3554         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3555                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3556                         pgdat->node_id,
3557                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3558                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3559
3560         zone_init_free_lists(zone);
3561
3562         return 0;
3563 }
3564
3565 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3566 /*
3567  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3568  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3569  */
3570 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3571 {
3572         int i;
3573
3574         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3575                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3576                         return i;
3577
3578         return -1;
3579 }
3580
3581 /*
3582  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3583  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3584  */
3585 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3586 {
3587         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3588                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3589                         return index;
3590
3591         return -1;
3592 }
3593
3594 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3595 /*
3596  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3597  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3598  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3599  * alternative
3600  */
3601 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3602 {
3603         int i;
3604
3605         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3606                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3607                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3608
3609                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3610                         return early_node_map[i].nid;
3611         }
3612         /* This is a memory hole */
3613         return -1;
3614 }
3615 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3616
3617 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3618 {
3619         int nid;
3620
3621         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3622         if (nid >= 0)
3623                 return nid;
3624         /* just returns 0 */
3625         return 0;
3626 }
3627
3628 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3629 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3630 {
3631         int nid;
3632
3633         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3634         if (nid >= 0 && nid != node)
3635                 return false;
3636         return true;
3637 }
3638 #endif
3639
3640 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3641 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3642         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3643                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3644
3645 /**
3646  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3647  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3648  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3649  *
3650  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3651  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3652  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3653  */
3654 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3655                                                 unsigned long max_low_pfn)
3656 {
3657         int i;
3658
3659         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3660                 unsigned long size_pages = 0;
3661                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3662
3663                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3664                         continue;
3665
3666                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3667                         end_pfn = max_low_pfn;
3668
3669                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3670                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3671                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3672                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3673         }
3674 }
3675
3676 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3677 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3678                                         u64 goal, u64 limit)
3679 {
3680         int i;
3681
3682         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3683         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3684                 u64 addr;
3685                 u64 ei_start, ei_last;
3686                 u64 final_start, final_end;
3687
3688                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3689                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3690                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3691                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3692
3693                 final_start = max(ei_start, goal);
3694                 final_end = min(ei_last, limit);
3695
3696                 if (final_start >= final_end)
3697                         continue;
3698
3699                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3700
3701                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3702                         continue;
3703
3704                 return addr;
3705         }
3706
3707         return MEMBLOCK_ERROR;
3708 }
3709 #endif
3710
3711 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3712                                    int nr_range, int nid)
3713 {
3714         int i;
3715         u64 start, end;
3716
3717         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3718         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3719                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3720                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3721                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3722         }
3723         return nr_range;
3724 }
3725
3726 #ifdef CONFIG_NO_BOOTMEM
3727 void * __init __alloc_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3728                                         u64 goal, u64 limit)
3729 {
3730         void *ptr;
3731         u64 addr;
3732
3733         if (limit > memblock.current_limit)
3734                 limit = memblock.current_limit;
3735
3736         addr = find_memory_core_early(nid, size, align, goal, limit);
3737
3738         if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3739                 return NULL;
3740
3741         ptr = phys_to_virt(addr);
3742         memset(ptr, 0, size);
3743         memblock_x86_reserve_range(addr, addr + size, "BOOTMEM");
3744         /*
3745          * The min_count is set to 0 so that bootmem allocated blocks
3746          * are never reported as leaks.
3747          */
3748         kmemleak_alloc(ptr, size, 0, 0);
3749         return ptr;
3750 }
3751 #endif
3752
3753
3754 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3755 {
3756         int i;
3757         int ret;
3758
3759         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3760                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3761                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3762                 if (ret)
3763                         break;
3764         }
3765 }
3766 /**
3767  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3768  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3769  *
3770  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3771  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3772  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3773  */
3774 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3775 {
3776         int i;
3777
3778         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3779                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3780                                 early_node_map[i].start_pfn,
3781                                 early_node_map[i].end_pfn);
3782 }
3783
3784 /**
3785  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3786  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3787  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3788  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3789  *
3790  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3791  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3792  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3793  * PFNs will be 0.
3794  */
3795 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3796                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3797 {
3798         int i;
3799         *start_pfn = -1UL;
3800         *end_pfn = 0;
3801
3802         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3803                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3804                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3805         }
3806
3807         if (*start_pfn == -1UL)
3808                 *start_pfn = 0;
3809 }
3810
3811 /*
3812  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3813  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3814  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3815  */
3816 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3817 {
3818         int zone_index;
3819         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3820                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3821                         continue;
3822
3823                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3824                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3825                         break;
3826         }
3827
3828         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3829         movable_zone = zone_index;
3830 }
3831
3832 /*
3833  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3834  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3835  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3836  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3837  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3838  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3839  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3840  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3841  */
3842 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3843                                         unsigned long zone_type,
3844                                         unsigned long node_start_pfn,
3845                                         unsigned long node_end_pfn,
3846                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3847                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3848 {
3849         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3850         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3851                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3852                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3853                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3854                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3855                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3856
3857                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3858                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3859                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3860                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3861
3862                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3863                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3864                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3865         }
3866 }
3867
3868 /*
3869  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3870  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3871  */
3872 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3873                                         unsigned long zone_type,
3874                                         unsigned long *ignored)
3875 {
3876         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3877         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3878
3879         /* Get the start and end of the node and zone */
3880         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3881         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3882         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3883         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3884                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3885                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3886
3887         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3888         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3889                 return 0;
3890
3891         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3892         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3893         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3894
3895         /* Return the spanned pages */
3896         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3897 }
3898
3899 /*
3900  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3901  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3902  */
3903 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3904                                 unsigned long range_start_pfn,
3905                                 unsigned long range_end_pfn)
3906 {
3907         int i = 0;
3908         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3909         unsigned long start_pfn;
3910
3911         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3912         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3913         if (i == -1)
3914                 return 0;
3915
3916         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3917
3918         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3919         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3920                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3921
3922         /* Find all holes for the zone within the node */
3923         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3924
3925                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3926                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3927                         break;
3928
3929                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3930                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3931                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3932
3933                 /* Update the hole size cound and move on */
3934                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3935                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3936                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3937                 }
3938                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3939         }
3940
3941         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3942         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3943                 hole_pages += range_end_pfn -
3944                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3945
3946         return hole_pages;
3947 }
3948
3949 /**
3950  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3951  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3952  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3953  *
3954  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3955  */
3956 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3957                                                         unsigned long end_pfn)
3958 {
3959         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3960 }
3961
3962 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3963 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3964                                         unsigned long zone_type,
3965                                         unsigned long *ignored)
3966 {
3967         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3968         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3969
3970         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3971         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3972                                                         node_start_pfn);
3973         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3974                                                         node_end_pfn);
3975
3976         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3977                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3978                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3979         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3980 }
3981
3982 #else
3983 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3984                                         unsigned long zone_type,
3985                                         unsigned long *zones_size)
3986 {
3987         return zones_size[zone_type];
3988 }
3989
3990 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3991                                                 unsigned long zone_type,
3992                                                 unsigned long *zholes_size)
3993 {
3994         if (!zholes_size)
3995                 return 0;
3996
3997         return zholes_size[zone_type];
3998 }
3999
4000 #endif
4001
4002 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4003                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4004 {
4005         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4006         enum zone_type i;
4007
4008         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4009                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4010                                                                 zones_size);
4011         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4012
4013         realtotalpages = totalpages;
4014         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4015                 realtotalpages -=
4016                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4017                                                                 zholes_size);
4018         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4019         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4020                                                         realtotalpages);
4021 }
4022
4023 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4024 /*
4025  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4026  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4027  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4028  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4029  * bytes.
4030  */
4031 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4032 {
4033         unsigned long usemapsize;
4034
4035         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4036         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4037         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4038         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4039
4040         return usemapsize / 8;
4041 }
4042
4043 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4044                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4045 {
4046         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4047         zone->pageblock_flags = NULL;
4048         if (usemapsize)
4049                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
4050 }
4051 #else
4052 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4053                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4054 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4055
4056 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4057
4058 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4059 static inline int pageblock_default_order(void)
4060 {
4061         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4062                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4063
4064         return MAX_ORDER-1;
4065 }
4066
4067 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4068 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4069 {
4070         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4071         if (pageblock_order)
4072                 return;
4073
4074         /*
4075          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4076          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4077          */
4078         pageblock_order = order;
4079 }
4080 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4081
4082 /*
4083  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4084  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4085  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4086  * pageblock_order based on the kernel config
4087  */
4088 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4089 {
4090         return MAX_ORDER-1;
4091 }
4092 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4093
4094 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4095
4096 /*
4097  * Set up the zone data structures:
4098  *   - mark all pages reserved
4099  *   - mark all memory queues empty
4100  *   - clear the memory bitmaps
4101  */
4102 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4103                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4104 {
4105         enum zone_type j;
4106         int nid = pgdat->node_id;
4107         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4108         int ret;
4109
4110         pgdat_resize_init(pgdat);
4111         pgdat->nr_zones = 0;
4112         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4113         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4114         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4115         
4116         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4117                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4118                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4119                 enum lru_list l;
4120
4121                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4122                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4123                                                                 zholes_size);
4124
4125                 /*
4126                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4127                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4128                  * and per-cpu initialisations
4129                  */
4130                 memmap_pages =
4131                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4132                 if (realsize >= memmap_pages) {
4133                         realsize -= memmap_pages;
4134                         if (memmap_pages)
4135                                 printk(KERN_DEBUG
4136                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4137                                        zone_names[j], memmap_pages);
4138                 } else
4139                         printk(KERN_WARNING
4140                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4141                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4142
4143                 /* Account for reserved pages */
4144                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4145                         realsize -= dma_reserve;
4146                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4147                                         zone_names[0], dma_reserve);
4148                 }
4149
4150                 if (!is_highmem_idx(j))
4151                         nr_kernel_pages += realsize;
4152                 nr_all_pages += realsize;
4153
4154                 zone->spanned_pages = size;
4155                 zone->present_pages = realsize;
4156 #ifdef CONFIG_NUMA
4157                 zone->node = nid;
4158                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4159                                                 / 100;
4160                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4161 #endif
4162                 zone->name = zone_names[j];
4163                 spin_lock_init(&zone->lock);
4164                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4165                 zone_seqlock_init(zone);
4166                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4167
4168                 zone_pcp_init(zone);
4169                 for_each_lru(l) {
4170                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4171                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4172                 }
4173                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4174                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4175                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4176                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4177                 zap_zone_vm_stats(zone);
4178                 zone->flags = 0;
4179                 if (!size)
4180                         continue;
4181
4182                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4183                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4184                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4185                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4186                 BUG_ON(ret);
4187                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4188                 zone_start_pfn += size;
4189         }
4190 }
4191
4192 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4193 {
4194         /* Skip empty nodes */
4195         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4196                 return;
4197
4198 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4199         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4200         if (!pgdat->node_mem_map) {
4201                 unsigned long size, start, end;
4202                 struct page *map;
4203
4204                 /*
4205                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4206                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4207                  * for the buddy allocator to function correctly.
4208                  */
4209                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4210                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4211                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4212                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4213                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4214                 if (!map)
4215                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
4216                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4217         }
4218 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4219         /*
4220          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4221          */
4222         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4223                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4224 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4225                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4226                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4227 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4228         }
4229 #endif
4230 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4231 }
4232
4233 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4234                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4235 {
4236         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4237
4238         pgdat->node_id = nid;
4239         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4240         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4241
4242         alloc_node_mem_map(pgdat);
4243 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4244         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4245                 nid, (unsigned long)pgdat,
4246                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4247 #endif
4248
4249         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4250 }
4251
4252 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4253
4254 #if MAX_NUMNODES > 1
4255 /*
4256  * Figure out the number of possible node ids.
4257  */
4258 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4259 {
4260         unsigned int node;
4261         unsigned int highest = 0;
4262
4263         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4264                 highest = node;
4265         nr_node_ids = highest + 1;
4266 }
4267 #else
4268 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4269 {
4270 }
4271 #endif
4272
4273 /**
4274  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4275  * @nid: The node ID the range resides on
4276  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4277  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4278  *
4279  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4280  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4281  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4282  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4283  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4284  */
4285 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4286                                                 unsigned long end_pfn)
4287 {
4288         int i;
4289
4290         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4291                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4292                         "%d entries of %d used\n",
4293                         nid, start_pfn, end_pfn,
4294                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4295
4296         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4297
4298         /* Merge with existing active regions if possible */
4299         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4300                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4301                         continue;
4302
4303                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4304                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4305                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4306                         return;
4307
4308                 /* Merge forward if suitable */
4309                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4310                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4311                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4312                         return;
4313                 }
4314
4315                 /* Merge backward if suitable */
4316                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4317                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4318                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4319                         return;
4320                 }
4321         }
4322
4323         /* Check that early_node_map is large enough */
4324         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4325                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4326                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4327                 return;
4328         }
4329
4330         early_node_map[i].nid = nid;
4331         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4332         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4333         nr_nodemap_entries = i + 1;
4334 }
4335
4336 /**
4337  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4338  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4339  * @start_pfn: The new PFN of the range
4340  * @end_pfn: The new PFN of the range
4341  *
4342  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4343  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4344  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4345  * range.
4346  */
4347 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4348                                 unsigned long end_pfn)
4349 {
4350         int i, j;
4351         int removed = 0;
4352
4353         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4354                           nid, start_pfn, end_pfn);
4355
4356         /* Find the old active region end and shrink */
4357         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4358                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4359                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4360                         /* clear it */
4361                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4362                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4363                         removed = 1;
4364                         continue;
4365                 }
4366                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4367                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4368                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4369                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4370                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4371                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4372                         continue;
4373                 }
4374                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4375                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4376                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4377                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4378                         continue;
4379                 }
4380         }
4381
4382         if (!removed)
4383                 return;
4384
4385         /* remove the blank ones */
4386         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4387                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4388                         continue;
4389                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4390                         continue;
4391                 /* we found it, get rid of it */
4392                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4393                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4394                                 sizeof(early_node_map[j]));
4395                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4396                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4397                 nr_nodemap_entries--;
4398         }
4399 }
4400
4401 /**
4402  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4403  *
4404  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4405  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4406  * all currently registered regions.
4407  */
4408 void __init remove_all_active_ranges(void)
4409 {
4410         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4411         nr_nodemap_entries = 0;
4412 }
4413
4414 /* Compare two active node_active_regions */
4415 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4416 {
4417         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4418         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4419
4420         /* Done this way to avoid overflows */
4421         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4422                 return 1;
4423         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4424                 return -1;
4425
4426         return 0;
4427 }
4428
4429 /* sort the node_map by start_pfn */
4430 void __init sort_node_map(void)
4431 {
4432         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4433                         sizeof(struct node_active_region),
4434                         cmp_node_active_region, NULL);
4435 }
4436
4437 /* Find the lowest pfn for a node */
4438 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4439 {
4440         int i;
4441         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4442
4443         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4444         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4445                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4446
4447         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4448                 printk(KERN_WARNING
4449                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4450                 return 0;
4451         }
4452
4453         return min_pfn;
4454 }
4455
4456 /**
4457  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4458  *
4459  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4460  * add_active_range().
4461  */
4462 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4463 {
4464         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4465 }
4466
4467 /*
4468  * early_calculate_totalpages()
4469  * Sum pages in active regions for movable zone.
4470  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4471  */
4472 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4473 {
4474         int i;
4475         unsigned long totalpages = 0;
4476
4477         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4478                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4479                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4480                 totalpages += pages;
4481                 if (pages)
4482                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4483         }
4484         return totalpages;
4485 }
4486
4487 /*
4488  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4489  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4490  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4491  * others
4492  */
4493 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4494 {
4495         int i, nid;
4496         unsigned long usable_startpfn;
4497         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4498         /* save the state before borrow the nodemask */
4499         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4500         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4501         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4502
4503         /*
4504          * If movablecore was specified, calculate what size of
4505          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4506          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4507          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4508          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4509          * what movablecore would have allowed.
4510          */
4511         if (required_movablecore) {
4512                 unsigned long corepages;
4513
4514                 /*
4515                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4516                  * was requested by the user
4517                  */
4518                 required_movablecore =
4519                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4520                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4521
4522                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4523         }
4524
4525         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4526         if (!required_kernelcore)
4527                 goto out;
4528
4529         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4530         find_usable_zone_for_movable();
4531         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4532
4533 restart:
4534         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4535         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4536         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4537                 /*
4538                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4539                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4540                  * amount of memory for the kernel
4541                  */
4542                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4543                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4544
4545                 /*
4546                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4547                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4548                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4549                  */
4550                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4551
4552                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4553                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4554                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4555                         unsigned long size_pages;
4556
4557                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4558                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4559                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4560                         if (start_pfn >= end_pfn)
4561                                 continue;
4562
4563                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4564                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4565                                 unsigned long kernel_pages;
4566                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4567                                                                 - start_pfn;
4568
4569                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4570                                                         kernelcore_remaining);
4571                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4572                                                         required_kernelcore);
4573
4574                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4575                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4576
4577                                         /*
4578                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4579                                          * that if we have to rebalance
4580                                          * kernelcore across nodes, we will
4581                                          * not double account here
4582                                          */
4583                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4584                                         continue;
4585                                 }
4586                                 start_pfn = usable_startpfn;
4587                         }
4588
4589                         /*
4590                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4591                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4592                          * number of pages used as kernelcore
4593                          */
4594                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4595                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4596                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4597                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4598
4599                         /*
4600                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4601                          * break if the kernelcore for this node has been
4602                          * satisified
4603                          */
4604                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4605                                                                 size_pages);
4606                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4607                         if (!kernelcore_remaining)
4608                                 break;
4609                 }
4610         }
4611
4612         /*
4613          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4614          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4615          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4616          * satisified
4617          */
4618         usable_nodes--;
4619         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4620                 goto restart;
4621
4622         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4623         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4624                 zone_movable_pfn[nid] =
4625                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4626
4627 out:
4628         /* restore the node_state */
4629         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4630 }
4631
4632 /* Any regular memory on that node ? */
4633 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4634 {
4635 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4636         enum zone_type zone_type;
4637
4638         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4639                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4640                 if (zone->present_pages)
4641                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4642         }
4643 #endif
4644 }
4645
4646 /**
4647  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4648  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4649  *
4650  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4651  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4652  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4653  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4654  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4655  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4656  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4657  * at arch_max_dma_pfn.
4658  */
4659 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4660 {
4661         unsigned long nid;
4662         int i;
4663
4664         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4665         sort_node_map();
4666
4667         /* Record where the zone boundaries are */
4668         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4669                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4670         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4671                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4672         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4673         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4674         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4675                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4676                         continue;
4677                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4678                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4679                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4680                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4681         }
4682         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4683         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4684
4685         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4686         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4687         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4688
4689         /* Print out the zone ranges */
4690         printk("Zone PFN ranges:\n");
4691         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4692                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4693                         continue;
4694                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4695                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4696                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4697                         printk("empty\n");
4698                 else
4699                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4700                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4701                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4702         }
4703
4704         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4705         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4706         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4707                 if (zone_movable_pfn[i])
4708                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4709         }
4710
4711         /* Print out the early_node_map[] */
4712         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4713         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4714                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4715                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4716                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4717
4718         /* Initialise every node */
4719         mminit_verify_pageflags_layout();
4720         setup_nr_node_ids();
4721         for_each_online_node(nid) {
4722                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4723                 free_area_init_node(nid, NULL,
4724                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4725
4726                 /* Any memory on that node */
4727                 if (pgdat->node_present_pages)
4728                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4729                 check_for_regular_memory(pgdat);
4730         }
4731 }
4732
4733 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4734 {
4735         unsigned long long coremem;
4736         if (!p)
4737                 return -EINVAL;
4738
4739         coremem = memparse(p, &p);
4740         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4741
4742         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4743         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4744
4745         return 0;
4746 }
4747
4748 /*
4749  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4750  * cannot be reclaimed or migrated.
4751  */
4752 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4753 {
4754         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4755 }
4756
4757 /*
4758  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4759  * can be reclaimed or migrated.
4760  */
4761 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4762 {
4763         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4764 }
4765
4766 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4767 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4768
4769 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4770
4771 /**
4772  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4773  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4774  *
4775  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4776  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4777  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4778  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4779  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4780  * smaller per-cpu batchsize.
4781  */
4782 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4783 {
4784         dma_reserve = new_dma_reserve;
4785 }
4786
4787 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4788 struct pglist_data __refdata contig_page_data = {
4789 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
4790  .bdata = &bootmem_node_data[0]
4791 #endif
4792  };
4793 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4794 #endif
4795
4796 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4797 {
4798         free_area_init_node(0, zones_size,
4799                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4800 }
4801
4802 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4803                                  unsigned long action, void *hcpu)
4804 {
4805         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4806
4807         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4808                 drain_pages(cpu);
4809
4810                 /*
4811                  * Spill the event counters of the dead processor
4812                  * into the current processors event counters.
4813                  * This artificially elevates the count of the current
4814                  * processor.
4815                  */
4816                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4817
4818                 /*
4819                  * Zero the differential counters of the dead processor
4820                  * so that the vm statistics are consistent.
4821                  *
4822                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4823                  * race with what we are doing.
4824                  */
4825                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4826         }
4827         return NOTIFY_OK;
4828 }
4829
4830 void __init page_alloc_init(void)
4831 {
4832         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4833 }
4834
4835 /*
4836  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4837  *      or min_free_kbytes changes.
4838  */
4839 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4840 {
4841         struct pglist_data *pgdat;
4842         unsigned long reserve_pages = 0;
4843         enum zone_type i, j;
4844
4845         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4846                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4847                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4848                         unsigned long max = 0;
4849
4850                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4851                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4852                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4853                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4854                         }
4855
4856                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4857                         max += high_wmark_pages(zone);
4858
4859                         if (max > zone->present_pages)
4860                                 max = zone->present_pages;
4861                         reserve_pages += max;
4862                 }
4863         }
4864         totalreserve_pages = reserve_pages;
4865 }
4866
4867 /*
4868  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4869  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4870  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4871  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4872  */
4873 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4874 {
4875         struct pglist_data *pgdat;
4876         enum zone_type j, idx;
4877
4878         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4879                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4880                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4881                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4882
4883                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4884
4885                         idx = j;
4886                         while (idx) {
4887                                 struct zone *lower_zone;
4888
4889                                 idx--;
4890
4891                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4892                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4893
4894                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4895                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4896                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4897                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4898                         }
4899                 }
4900         }
4901
4902         /* update totalreserve_pages */
4903         calculate_totalreserve_pages();
4904 }
4905
4906 /**
4907  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4908  * or when memory is hot-{added|removed}
4909  *
4910  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4911  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4912  */
4913 void setup_per_zone_wmarks(void)
4914 {
4915         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4916         unsigned long lowmem_pages = 0;
4917         struct zone *zone;
4918         unsigned long flags;
4919
4920         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4921         for_each_zone(zone) {
4922                 if (!is_highmem(zone))
4923                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4924         }
4925
4926         for_each_zone(zone) {
4927                 u64 tmp;
4928
4929                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4930                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4931                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4932                 if (is_highmem(zone)) {
4933                         /*
4934                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4935                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4936                          * value here.
4937                          *
4938                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4939                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4940                          * not be capped for highmem.
4941                          */
4942                         int min_pages;
4943
4944                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4945                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4946                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4947                         if (min_pages > 128)
4948                                 min_pages = 128;
4949                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4950                 } else {
4951                         /*
4952                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4953                          * proportionate to the zone's size.
4954                          */
4955                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4956                 }
4957
4958                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4959                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4960                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4961                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4962         }
4963
4964         /* update totalreserve_pages */
4965         calculate_totalreserve_pages();
4966 }
4967
4968 /*
4969  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4970  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4971  * to be referenced again before it is swapped out.
4972  *
4973  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4974  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4975  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4976  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4977  *
4978  * total     target    max
4979  * memory    ratio     inactive anon
4980  * -------------------------------------
4981  *   10MB       1         5MB
4982  *  100MB       1        50MB
4983  *    1GB       3       250MB
4984  *   10GB      10       0.9GB
4985  *  100GB      31         3GB
4986  *    1TB     101        10GB
4987  *   10TB     320        32GB
4988  */
4989 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4990 {
4991         unsigned int gb, ratio;
4992
4993         /* Zone size in gigabytes */
4994         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4995         if (gb)
4996                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4997         else
4998                 ratio = 1;
4999
5000         zone->inactive_ratio = ratio;
5001 }
5002
5003 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5004 {
5005         struct zone *zone;
5006
5007         for_each_zone(zone)
5008                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5009 }
5010
5011 /*
5012  * Initialise min_free_kbytes.
5013  *
5014  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5015  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5016  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5017  *
5018  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5019  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5020  *
5021  * which yields
5022  *
5023  * 16MB:        512k
5024  * 32MB:        724k
5025  * 64MB:        1024k
5026  * 128MB:       1448k
5027  * 256MB:       2048k
5028  * 512MB:       2896k
5029  * 1024MB:      4096k
5030  * 2048MB:      5792k
5031  * 4096MB:      8192k
5032  * 8192MB:      11584k
5033  * 16384MB:     16384k
5034  */
5035 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
5036 {
5037         unsigned long lowmem_kbytes;
5038
5039         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5040
5041         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5042         if (min_free_kbytes < 128)
5043                 min_free_kbytes = 128;
5044         if (min_free_kbytes > 65536)
5045                 min_free_kbytes = 65536;
5046         setup_per_zone_wmarks();
5047         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5048         setup_per_zone_inactive_ratio();
5049         return 0;
5050 }
5051 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5052
5053 /*
5054  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5055  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5056  *      changes.
5057  */
5058 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5059         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5060 {
5061         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5062         if (write)
5063                 setup_per_zone_wmarks();
5064         return 0;
5065 }
5066
5067 #ifdef CONFIG_NUMA
5068 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5069         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5070 {
5071         struct zone *zone;
5072         int rc;
5073
5074         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5075         if (rc)
5076                 return rc;
5077
5078         for_each_zone(zone)
5079                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5080                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5081         return 0;
5082 }
5083
5084 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5085         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5086 {
5087         struct zone *zone;
5088         int rc;
5089
5090         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5091         if (rc)
5092                 return rc;
5093
5094         for_each_zone(zone)
5095                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5096                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5097         return 0;
5098 }
5099 #endif
5100
5101 /*
5102  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5103  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5104  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5105  *
5106  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5107  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5108  * if in function of the boot time zone sizes.
5109  */
5110 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5111         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5112 {
5113         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5114         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5115         return 0;
5116 }
5117
5118 /*
5119  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5120  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5121  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5122  */
5123
5124 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5125         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5126 {
5127         struct zone *zone;
5128         unsigned int cpu;
5129         int ret;
5130
5131         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5132         if (!write || (ret == -EINVAL))
5133                 return ret;
5134         for_each_populated_zone(zone) {
5135                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5136                         unsigned long  high;
5137                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5138                         setup_pagelist_highmark(
5139                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5140                 }
5141         }
5142         return 0;
5143 }
5144
5145 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5146
5147 #ifdef CONFIG_NUMA
5148 static int __init set_hashdist(char *str)
5149 {
5150         if (!str)
5151                 return 0;
5152         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5153         return 1;
5154 }
5155 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5156 #endif
5157
5158 /*
5159  * allocate a large system hash table from bootmem
5160  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5161  *   quantity of entries
5162  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5163  */
5164 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5165                                      unsigned long bucketsize,
5166                                      unsigned long numentries,
5167                                      int scale,
5168                                      int flags,
5169                                      unsigned int *_hash_shift,
5170                                      unsigned int *_hash_mask,
5171                                      unsigned long limit)
5172 {
5173         unsigned long long max = limit;
5174         unsigned long log2qty, size;
5175         void *table = NULL;
5176
5177         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5178         if (!numentries) {
5179                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5180                 numentries = nr_kernel_pages;
5181                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5182                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5183                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5184
5185                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5186                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5187                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5188                 else
5189                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5190
5191                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5192                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5193                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5194                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5195                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5196                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5197                                 BUG_ON(!numentries);
5198                         }
5199                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5200                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5201         }
5202         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5203
5204         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5205         if (max == 0) {
5206                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5207                 do_div(max, bucketsize);
5208         }
5209
5210         if (numentries > max)
5211                 numentries = max;
5212
5213         log2qty = ilog2(numentries);
5214
5215         do {
5216                 size = bucketsize << log2qty;
5217                 if (flags & HASH_EARLY)
5218                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5219                 else if (hashdist)
5220                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5221                 else {
5222                         /*
5223                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5224                          * some pages at the end of hash table which
5225                          * alloc_pages_exact() automatically does
5226                          */
5227                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5228                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5229                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5230                         }
5231                 }
5232         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5233
5234         if (!table)
5235                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5236
5237         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5238                tablename,
5239                (1UL << log2qty),
5240                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5241                size);
5242
5243         if (_hash_shift)
5244                 *_hash_shift = log2qty;
5245         if (_hash_mask)
5246                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5247
5248         return table;
5249 }
5250
5251 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5252 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5253                                                         unsigned long pfn)
5254 {
5255 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5256         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5257 #else
5258         return zone->pageblock_flags;
5259 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5260 }
5261
5262 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5263 {
5264 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5265         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5266         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5267 #else
5268         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5269         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5270 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5271 }
5272
5273 /**
5274  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5275  * @page: The page within the block of interest
5276  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5277  * @end_bitidx: The last bit of interest
5278  * returns pageblock_bits flags
5279  */
5280 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5281                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5282 {
5283         struct zone *zone;
5284         unsigned long *bitmap;
5285         unsigned long pfn, bitidx;
5286         unsigned long flags = 0;
5287         unsigned long value = 1;
5288
5289         zone = page_zone(page);
5290         pfn = page_to_pfn(page);
5291         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5292         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5293
5294         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5295                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5296                         flags |= value;
5297
5298         return flags;
5299 }
5300
5301 /**
5302  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5303  * @page: The page within the block of interest
5304  * @start_bitidx: The first bit of interest
5305  * @end_bitidx: The last bit of interest
5306  * @flags: The flags to set
5307  */
5308 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5309                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5310 {
5311         struct zone *zone;
5312         unsigned long *bitmap;
5313         unsigned long pfn, bitidx;
5314         unsigned long value = 1;
5315
5316         zone = page_zone(page);
5317         pfn = page_to_pfn(page);
5318         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5319         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5320         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5321         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5322
5323         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5324                 if (flags & value)
5325                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5326                 else
5327                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5328 }
5329
5330 /*
5331  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5332  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5333  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5334  */
5335
5336 static int
5337 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5338 {
5339         unsigned long pfn, iter, found;
5340         /*
5341          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5342          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5343          */
5344         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5345                 return true;
5346
5347         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5348                 return true;
5349
5350         pfn = page_to_pfn(page);
5351         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5352                 unsigned long check = pfn + iter;
5353
5354                 if (!pfn_valid_within(check)) {
5355                         iter++;
5356                         continue;
5357                 }
5358                 page = pfn_to_page(check);
5359                 if (!page_count(page)) {
5360                         if (PageBuddy(page))
5361                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5362                         continue;
5363                 }
5364                 if (!PageLRU(page))
5365                         found++;
5366                 /*
5367                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5368                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5369                  * and it still to be fixed.
5370                  */
5371                 /*
5372                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5373                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5374                  *
5375                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5376                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5377                  * page at boot.
5378                  */
5379                 if (found > count)
5380                         return false;
5381         }
5382         return true;
5383 }
5384
5385 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5386 {
5387         struct zone *zone = page_zone(page);
5388         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5389 }
5390
5391 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5392 {
5393         struct zone *zone;
5394         unsigned long flags, pfn;
5395         struct memory_isolate_notify arg;
5396         int notifier_ret;
5397         int ret = -EBUSY;
5398         int zone_idx;
5399
5400         zone = page_zone(page);
5401         zone_idx = zone_idx(zone);
5402
5403         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5404
5405         pfn = page_to_pfn(page);
5406         arg.start_pfn = pfn;
5407         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5408         arg.pages_found = 0;
5409
5410         /*
5411          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5412          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5413          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5414          * number of pages in a range that are held by the balloon
5415          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5416          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5417          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5418          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5419          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5420          */
5421         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5422         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5423         if (notifier_ret)
5424                 goto out;
5425         /*
5426          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5427          * We just check MOVABLE pages.
5428          */
5429         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5430                 ret = 0;
5431
5432         /*
5433          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5434          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5435          */
5436
5437 out:
5438         if (!ret) {
5439                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5440                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5441         }
5442
5443         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5444         if (!ret)
5445                 drain_all_pages();
5446         return ret;
5447 }
5448
5449 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5450 {
5451         struct zone *zone;
5452         unsigned long flags;
5453         zone = page_zone(page);
5454         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5455         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5456                 goto out;
5457         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5458         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5459 out:
5460         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5461 }
5462
5463 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5464 /*
5465  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5466  */
5467 void
5468 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5469 {
5470         struct page *page;
5471         struct zone *zone;
5472         int order, i;
5473         unsigned long pfn;
5474         unsigned long flags;
5475         /* find the first valid pfn */
5476         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5477                 if (pfn_valid(pfn))
5478                         break;
5479         if (pfn == end_pfn)
5480                 return;
5481         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5482         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5483         pfn = start_pfn;
5484         while (pfn < end_pfn) {
5485                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5486                         pfn++;
5487                         continue;
5488                 }
5489                 page = pfn_to_page(pfn);
5490                 BUG_ON(page_count(page));
5491                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5492                 order = page_order(page);
5493 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5494                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5495                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5496 #endif
5497                 list_del(&page->lru);
5498                 rmv_page_order(page);
5499                 zone->free_area[order].nr_free--;
5500                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5501                                       - (1UL << order));
5502                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5503                         SetPageReserved((page+i));
5504                 pfn += (1 << order);
5505         }
5506         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5507 }
5508 #endif
5509
5510 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5511 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5512 {
5513         struct zone *zone = page_zone(page);
5514         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5515         unsigned long flags;
5516         int order;
5517
5518         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5519         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5520                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5521
5522                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5523                         break;
5524         }
5525         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5526
5527         return order < MAX_ORDER;
5528 }
5529 #endif
5530
5531 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5532         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5533         {1UL << PG_error,               "error"         },
5534         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5535         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5536         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5537         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5538         {1UL << PG_active,              "active"        },
5539         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5540         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5541         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5542         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5543         {1UL << PG_private,             "private"       },
5544         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5545         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5546 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5547         {1UL << PG_head,                "head"          },
5548         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5549 #else
5550         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5551 #endif
5552         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5553         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5554         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5555         {1UL << PG_buddy,               "buddy"         },
5556         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5557         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5558 #ifdef CONFIG_MMU
5559         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5560 #endif
5561 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5562         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5563 #endif
5564 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5565         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5566 #endif
5567         {-1UL,                          NULL            },
5568 };
5569
5570 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5571 {
5572         const char *delim = "";
5573         unsigned long mask;
5574         int i;
5575
5576         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5577
5578         /* remove zone id */
5579         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5580
5581         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5582
5583                 mask = pageflag_names[i].mask;
5584                 if ((flags & mask) != mask)
5585                         continue;
5586
5587                 flags &= ~mask;
5588                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5589                 delim = "|";
5590         }
5591
5592         /* check for left over flags */
5593         if (flags)
5594                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5595
5596         printk(")\n");
5597 }
5598
5599 void dump_page(struct page *page)
5600 {
5601         printk(KERN_ALERT
5602                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5603                 page, page_count(page), page_mapcount(page),
5604                 page->mapping, page->index);
5605         dump_page_flags(page->flags);
5606 }