mm/page_alloc.c: simplify calculation of combined index of adjacent buddy lists
[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 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
361 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
362 {
363         int i;
364         int nr_pages = 1 << order;
365         int bad = 0;
366
367         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
368             unlikely(!PageHead(page))) {
369                 bad_page(page);
370                 bad++;
371         }
372
373         __ClearPageHead(page);
374
375         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
376                 struct page *p = page + i;
377
378                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
379                         bad_page(page);
380                         bad++;
381                 }
382                 __ClearPageTail(p);
383         }
384
385         return bad;
386 }
387
388 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
389 {
390         int i;
391
392         /*
393          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
394          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
395          */
396         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
397         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
398                 clear_highpage(page + i);
399 }
400
401 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
402 {
403         set_page_private(page, order);
404         __SetPageBuddy(page);
405 }
406
407 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
408 {
409         __ClearPageBuddy(page);
410         set_page_private(page, 0);
411 }
412
413 /*
414  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
415  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
416  *
417  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
418  * the following equation:
419  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
420  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
421  * 1 buddy is #10:
422  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
423  *
424  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
425  * satisfies the following equation:
426  *     P = B & ~(1 << O)
427  *
428  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
429  */
430 static inline unsigned long
431 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
432 {
433         return page_idx ^ (1 << order);
434 }
435
436 /*
437  * This function checks whether a page is free && is the buddy
438  * we can do coalesce a page and its buddy if
439  * (a) the buddy is not in a hole &&
440  * (b) the buddy is in the buddy system &&
441  * (c) a page and its buddy have the same order &&
442  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
443  *
444  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
445  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
446  *
447  * For recording page's order, we use page_private(page).
448  */
449 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
450                                                                 int order)
451 {
452         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
453                 return 0;
454
455         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
456                 return 0;
457
458         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
459                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
460                 return 1;
461         }
462         return 0;
463 }
464
465 /*
466  * Freeing function for a buddy system allocator.
467  *
468  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
469  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
470  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
471  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
472  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
473  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
474  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
475  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
476  * parts of the VM system.
477  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
478  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
479  * order is recorded in page_private(page) field.
480  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
481  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
482  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
483  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
484  * triggers coalescing into a block of larger size.            
485  *
486  * -- wli
487  */
488
489 static inline void __free_one_page(struct page *page,
490                 struct zone *zone, unsigned int order,
491                 int migratetype)
492 {
493         unsigned long page_idx;
494         unsigned long combined_idx;
495         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
496         struct page *buddy;
497
498         if (unlikely(PageCompound(page)))
499                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
500                         return;
501
502         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
503
504         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
505
506         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
507         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
508
509         while (order < MAX_ORDER-1) {
510                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
511                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
512                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
513                         break;
514
515                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
516                 list_del(&buddy->lru);
517                 zone->free_area[order].nr_free--;
518                 rmv_page_order(buddy);
519                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
520                 page = page + (combined_idx - page_idx);
521                 page_idx = combined_idx;
522                 order++;
523         }
524         set_page_order(page, order);
525
526         /*
527          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
528          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
529          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
530          * that is happening, add the free page to the tail of the list
531          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
532          * as a higher order page
533          */
534         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
535                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
536                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
537                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
538                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
539                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
540                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
541                         list_add_tail(&page->lru,
542                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
543                         goto out;
544                 }
545         }
546
547         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
548 out:
549         zone->free_area[order].nr_free++;
550 }
551
552 /*
553  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
554  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
555  * free_pages_check() will verify...
556  */
557 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
558 {
559         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
560         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
561 }
562
563 static inline int free_pages_check(struct page *page)
564 {
565         if (unlikely(page_mapcount(page) |
566                 (page->mapping != NULL)  |
567                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
568                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
569                 bad_page(page);
570                 return 1;
571         }
572         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
573                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
574         return 0;
575 }
576
577 /*
578  * Frees a number of pages from the PCP lists
579  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
580  * count is the number of pages to free.
581  *
582  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
583  * see if this freeing clears that state.
584  *
585  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
586  * pinned" detection logic.
587  */
588 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
589                                         struct per_cpu_pages *pcp)
590 {
591         int migratetype = 0;
592         int batch_free = 0;
593         int to_free = count;
594
595         spin_lock(&zone->lock);
596         zone->all_unreclaimable = 0;
597         zone->pages_scanned = 0;
598
599         while (to_free) {
600                 struct page *page;
601                 struct list_head *list;
602
603                 /*
604                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
605                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
606                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
607                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
608                  * lists
609                  */
610                 do {
611                         batch_free++;
612                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
613                                 migratetype = 0;
614                         list = &pcp->lists[migratetype];
615                 } while (list_empty(list));
616
617                 do {
618                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
619                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
620                         list_del(&page->lru);
621                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
622                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
623                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
624                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
625         }
626         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
627         spin_unlock(&zone->lock);
628 }
629
630 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
631                                 int migratetype)
632 {
633         spin_lock(&zone->lock);
634         zone->all_unreclaimable = 0;
635         zone->pages_scanned = 0;
636
637         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
638         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
639         spin_unlock(&zone->lock);
640 }
641
642 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
643 {
644         int i;
645         int bad = 0;
646
647         trace_mm_page_free_direct(page, order);
648         kmemcheck_free_shadow(page, order);
649
650         if (PageAnon(page))
651                 page->mapping = NULL;
652         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
653                 bad += free_pages_check(page + i);
654         if (bad)
655                 return false;
656
657         if (!PageHighMem(page)) {
658                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
659                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
660                                            PAGE_SIZE << order);
661         }
662         arch_free_page(page, order);
663         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
664
665         return true;
666 }
667
668 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
669 {
670         unsigned long flags;
671         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
672
673         if (!free_pages_prepare(page, order))
674                 return;
675
676         local_irq_save(flags);
677         if (unlikely(wasMlocked))
678                 free_page_mlock(page);
679         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
680         free_one_page(page_zone(page), page, order,
681                                         get_pageblock_migratetype(page));
682         local_irq_restore(flags);
683 }
684
685 /*
686  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
687  */
688 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
689 {
690         if (order == 0) {
691                 __ClearPageReserved(page);
692                 set_page_count(page, 0);
693                 set_page_refcounted(page);
694                 __free_page(page);
695         } else {
696                 int loop;
697
698                 prefetchw(page);
699                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
700                         struct page *p = &page[loop];
701
702                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
703                                 prefetchw(p + 1);
704                         __ClearPageReserved(p);
705                         set_page_count(p, 0);
706                 }
707
708                 set_page_refcounted(page);
709                 __free_pages(page, order);
710         }
711 }
712
713
714 /*
715  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
716  * Please do not alter this order without good reasons and regression
717  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
718  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
719  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
720  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
721  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
722  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
723  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
724  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
725  *
726  * -- wli
727  */
728 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
729         int low, int high, struct free_area *area,
730         int migratetype)
731 {
732         unsigned long size = 1 << high;
733
734         while (high > low) {
735                 area--;
736                 high--;
737                 size >>= 1;
738                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
739                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
740                 area->nr_free++;
741                 set_page_order(&page[size], high);
742         }
743 }
744
745 /*
746  * This page is about to be returned from the page allocator
747  */
748 static inline int check_new_page(struct page *page)
749 {
750         if (unlikely(page_mapcount(page) |
751                 (page->mapping != NULL)  |
752                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
753                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
754                 bad_page(page);
755                 return 1;
756         }
757         return 0;
758 }
759
760 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
761 {
762         int i;
763
764         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
765                 struct page *p = page + i;
766                 if (unlikely(check_new_page(p)))
767                         return 1;
768         }
769
770         set_page_private(page, 0);
771         set_page_refcounted(page);
772
773         arch_alloc_page(page, order);
774         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
775
776         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
777                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
778
779         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
780                 prep_compound_page(page, order);
781
782         return 0;
783 }
784
785 /*
786  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
787  * the smallest available page from the freelists
788  */
789 static inline
790 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
791                                                 int migratetype)
792 {
793         unsigned int current_order;
794         struct free_area * area;
795         struct page *page;
796
797         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
798         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
799                 area = &(zone->free_area[current_order]);
800                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
801                         continue;
802
803                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
804                                                         struct page, lru);
805                 list_del(&page->lru);
806                 rmv_page_order(page);
807                 area->nr_free--;
808                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
809                 return page;
810         }
811
812         return NULL;
813 }
814
815
816 /*
817  * This array describes the order lists are fallen back to when
818  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
819  */
820 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
821         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
822         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
823         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
824         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
825 };
826
827 /*
828  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
829  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
830  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
831  */
832 static int move_freepages(struct zone *zone,
833                           struct page *start_page, struct page *end_page,
834                           int migratetype)
835 {
836         struct page *page;
837         unsigned long order;
838         int pages_moved = 0;
839
840 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
841         /*
842          * page_zone is not safe to call in this context when
843          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
844          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
845          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
846          * grouping pages by mobility
847          */
848         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
849 #endif
850
851         for (page = start_page; page <= end_page;) {
852                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
853                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
854
855                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
856                         page++;
857                         continue;
858                 }
859
860                 if (!PageBuddy(page)) {
861                         page++;
862                         continue;
863                 }
864
865                 order = page_order(page);
866                 list_del(&page->lru);
867                 list_add(&page->lru,
868                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
869                 page += 1 << order;
870                 pages_moved += 1 << order;
871         }
872
873         return pages_moved;
874 }
875
876 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
877                                 int migratetype)
878 {
879         unsigned long start_pfn, end_pfn;
880         struct page *start_page, *end_page;
881
882         start_pfn = page_to_pfn(page);
883         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
884         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
885         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
886         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
887
888         /* Do not cross zone boundaries */
889         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
890                 start_page = page;
891         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
892                 return 0;
893
894         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
895 }
896
897 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
898                                         int start_order, int migratetype)
899 {
900         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
901
902         while (nr_pageblocks--) {
903                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
904                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
905         }
906 }
907
908 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
909 static inline struct page *
910 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
911 {
912         struct free_area * area;
913         int current_order;
914         struct page *page;
915         int migratetype, i;
916
917         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
918         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
919                                                 --current_order) {
920                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
921                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
922
923                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
924                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
925                                 continue;
926
927                         area = &(zone->free_area[current_order]);
928                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
929                                 continue;
930
931                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
932                                         struct page, lru);
933                         area->nr_free--;
934
935                         /*
936                          * If breaking a large block of pages, move all free
937                          * pages to the preferred allocation list. If falling
938                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
939                          * agressive about taking ownership of free pages
940                          */
941                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
942                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
943                                         page_group_by_mobility_disabled) {
944                                 unsigned long pages;
945                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
946                                                                 start_migratetype);
947
948                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
949                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
950                                                 page_group_by_mobility_disabled)
951                                         set_pageblock_migratetype(page,
952                                                                 start_migratetype);
953
954                                 migratetype = start_migratetype;
955                         }
956
957                         /* Remove the page from the freelists */
958                         list_del(&page->lru);
959                         rmv_page_order(page);
960
961                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
962                         if (current_order >= pageblock_order)
963                                 change_pageblock_range(page, current_order,
964                                                         start_migratetype);
965
966                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
967
968                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
969                                 start_migratetype, migratetype);
970
971                         return page;
972                 }
973         }
974
975         return NULL;
976 }
977
978 /*
979  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
980  * Call me with the zone->lock already held.
981  */
982 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
983                                                 int migratetype)
984 {
985         struct page *page;
986
987 retry_reserve:
988         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
989
990         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
991                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
992
993                 /*
994                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
995                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
996                  * and we want just one call site
997                  */
998                 if (!page) {
999                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1000                         goto retry_reserve;
1001                 }
1002         }
1003
1004         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1005         return page;
1006 }
1007
1008 /* 
1009  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1010  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1011  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1012  */
1013 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1014                         unsigned long count, struct list_head *list,
1015                         int migratetype, int cold)
1016 {
1017         int i;
1018         
1019         spin_lock(&zone->lock);
1020         for (i = 0; i < count; ++i) {
1021                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1022                 if (unlikely(page == NULL))
1023                         break;
1024
1025                 /*
1026                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1027                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1028                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1029                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1030                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1031                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1032                  * properly.
1033                  */
1034                 if (likely(cold == 0))
1035                         list_add(&page->lru, list);
1036                 else
1037                         list_add_tail(&page->lru, list);
1038                 set_page_private(page, migratetype);
1039                 list = &page->lru;
1040         }
1041         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1042         spin_unlock(&zone->lock);
1043         return i;
1044 }
1045
1046 #ifdef CONFIG_NUMA
1047 /*
1048  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1049  * currently executing processor on remote nodes after they have
1050  * expired.
1051  *
1052  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1053  * a single processor.
1054  */
1055 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1056 {
1057         unsigned long flags;
1058         int to_drain;
1059
1060         local_irq_save(flags);
1061         if (pcp->count >= pcp->batch)
1062                 to_drain = pcp->batch;
1063         else
1064                 to_drain = pcp->count;
1065         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1066         pcp->count -= to_drain;
1067         local_irq_restore(flags);
1068 }
1069 #endif
1070
1071 /*
1072  * Drain pages of the indicated processor.
1073  *
1074  * The processor must either be the current processor and the
1075  * thread pinned to the current processor or a processor that
1076  * is not online.
1077  */
1078 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1079 {
1080         unsigned long flags;
1081         struct zone *zone;
1082
1083         for_each_populated_zone(zone) {
1084                 struct per_cpu_pageset *pset;
1085                 struct per_cpu_pages *pcp;
1086
1087                 local_irq_save(flags);
1088                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1089
1090                 pcp = &pset->pcp;
1091                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1092                 pcp->count = 0;
1093                 local_irq_restore(flags);
1094         }
1095 }
1096
1097 /*
1098  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1099  */
1100 void drain_local_pages(void *arg)
1101 {
1102         drain_pages(smp_processor_id());
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1107  */
1108 void drain_all_pages(void)
1109 {
1110         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1111 }
1112
1113 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1114
1115 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1116 {
1117         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1118         unsigned long flags;
1119         int order, t;
1120         struct list_head *curr;
1121
1122         if (!zone->spanned_pages)
1123                 return;
1124
1125         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1126
1127         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1128         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1129                 if (pfn_valid(pfn)) {
1130                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1131
1132                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1133                                 swsusp_unset_page_free(page);
1134                 }
1135
1136         for_each_migratetype_order(order, t) {
1137                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1138                         unsigned long i;
1139
1140                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1141                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1142                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1143                 }
1144         }
1145         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1146 }
1147 #endif /* CONFIG_PM */
1148
1149 /*
1150  * Free a 0-order page
1151  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1152  */
1153 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1154 {
1155         struct zone *zone = page_zone(page);
1156         struct per_cpu_pages *pcp;
1157         unsigned long flags;
1158         int migratetype;
1159         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1160
1161         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1162                 return;
1163
1164         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1165         set_page_private(page, migratetype);
1166         local_irq_save(flags);
1167         if (unlikely(wasMlocked))
1168                 free_page_mlock(page);
1169         __count_vm_event(PGFREE);
1170
1171         /*
1172          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1173          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1174          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1175          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1176          * excessively into the page allocator
1177          */
1178         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1179                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1180                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1181                         goto out;
1182                 }
1183                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1184         }
1185
1186         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1187         if (cold)
1188                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1189         else
1190                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1191         pcp->count++;
1192         if (pcp->count >= pcp->high) {
1193                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1194                 pcp->count -= pcp->batch;
1195         }
1196
1197 out:
1198         local_irq_restore(flags);
1199 }
1200
1201 /*
1202  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1203  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1204  * Each sub-page must be freed individually.
1205  *
1206  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1207  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1208  */
1209 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1210 {
1211         int i;
1212
1213         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1214         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1215
1216 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1217         /*
1218          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1219          * otherwise free the whole shadow.
1220          */
1221         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1222                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1223 #endif
1224
1225         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1226                 set_page_refcounted(page + i);
1227 }
1228
1229 /*
1230  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1231  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1232  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1233  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1234  * are enabled.
1235  *
1236  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1237  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1238  */
1239 int split_free_page(struct page *page)
1240 {
1241         unsigned int order;
1242         unsigned long watermark;
1243         struct zone *zone;
1244
1245         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1246
1247         zone = page_zone(page);
1248         order = page_order(page);
1249
1250         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1251         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1252         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1253                 return 0;
1254
1255         /* Remove page from free list */
1256         list_del(&page->lru);
1257         zone->free_area[order].nr_free--;
1258         rmv_page_order(page);
1259         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1260
1261         /* Split into individual pages */
1262         set_page_refcounted(page);
1263         split_page(page, order);
1264
1265         if (order >= pageblock_order - 1) {
1266                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1267                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1268                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1269         }
1270
1271         return 1 << order;
1272 }
1273
1274 /*
1275  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1276  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1277  * or two.
1278  */
1279 static inline
1280 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1281                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1282                         int migratetype)
1283 {
1284         unsigned long flags;
1285         struct page *page;
1286         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1287
1288 again:
1289         if (likely(order == 0)) {
1290                 struct per_cpu_pages *pcp;
1291                 struct list_head *list;
1292
1293                 local_irq_save(flags);
1294                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1295                 list = &pcp->lists[migratetype];
1296                 if (list_empty(list)) {
1297                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1298                                         pcp->batch, list,
1299                                         migratetype, cold);
1300                         if (unlikely(list_empty(list)))
1301                                 goto failed;
1302                 }
1303
1304                 if (cold)
1305                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1306                 else
1307                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1308
1309                 list_del(&page->lru);
1310                 pcp->count--;
1311         } else {
1312                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1313                         /*
1314                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1315                          *
1316                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1317                          * properly detect and handle allocation failures.
1318                          *
1319                          * We most definitely don't want callers attempting to
1320                          * allocate greater than order-1 page units with
1321                          * __GFP_NOFAIL.
1322                          */
1323                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1324                 }
1325                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1326                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1327                 spin_unlock(&zone->lock);
1328                 if (!page)
1329                         goto failed;
1330                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1331         }
1332
1333         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1334         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1335         local_irq_restore(flags);
1336
1337         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1338         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1339                 goto again;
1340         return page;
1341
1342 failed:
1343         local_irq_restore(flags);
1344         return NULL;
1345 }
1346
1347 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1348 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1349 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1350 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1351 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1352
1353 /* Mask to get the watermark bits */
1354 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1355
1356 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1357 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1358 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1359
1360 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1361
1362 static struct fail_page_alloc_attr {
1363         struct fault_attr attr;
1364
1365         u32 ignore_gfp_highmem;
1366         u32 ignore_gfp_wait;
1367         u32 min_order;
1368
1369 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1370
1371         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1372         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1373         struct dentry *min_order_file;
1374
1375 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1376
1377 } fail_page_alloc = {
1378         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1379         .ignore_gfp_wait = 1,
1380         .ignore_gfp_highmem = 1,
1381         .min_order = 1,
1382 };
1383
1384 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1385 {
1386         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1387 }
1388 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1389
1390 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1391 {
1392         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1393                 return 0;
1394         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1395                 return 0;
1396         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1397                 return 0;
1398         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1399                 return 0;
1400
1401         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1402 }
1403
1404 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1405
1406 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1407 {
1408         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1409         struct dentry *dir;
1410         int err;
1411
1412         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1413                                        "fail_page_alloc");
1414         if (err)
1415                 return err;
1416         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1417
1418         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1419                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1420                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1421
1422         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1423                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1424                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1425         fail_page_alloc.min_order_file =
1426                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1427                                    &fail_page_alloc.min_order);
1428
1429         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1430             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1431             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1432                 err = -ENOMEM;
1433                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1434                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1435                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1436                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1437         }
1438
1439         return err;
1440 }
1441
1442 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1443
1444 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1445
1446 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1447
1448 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1449 {
1450         return 0;
1451 }
1452
1453 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1454
1455 /*
1456  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1457  * of the allocation.
1458  */
1459 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1460                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1461 {
1462         /* free_pages my go negative - that's OK */
1463         long min = mark;
1464         int o;
1465
1466         free_pages -= (1 << order) + 1;
1467         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1468                 min -= min / 2;
1469         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1470                 min -= min / 4;
1471
1472         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1473                 return false;
1474         for (o = 0; o < order; o++) {
1475                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1476                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1477
1478                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1479                 min >>= 1;
1480
1481                 if (free_pages <= min)
1482                         return false;
1483         }
1484         return true;
1485 }
1486
1487 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1488                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1489 {
1490         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1491                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1492 }
1493
1494 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1495                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1496 {
1497         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1498
1499         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1500                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1501
1502         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1503                                                                 free_pages);
1504 }
1505
1506 #ifdef CONFIG_NUMA
1507 /*
1508  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1509  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1510  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1511  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1512  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1513  *
1514  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1515  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1516  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1517  *
1518  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1519  * nothing and returns NULL.
1520  *
1521  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1522  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1523  *
1524  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1525  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1526  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1527  * quickly as we can.
1528  */
1529 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1530 {
1531         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1532         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1533
1534         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1535         if (!zlc)
1536                 return NULL;
1537
1538         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1539                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1540                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1541         }
1542
1543         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1544                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1545                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1546         return allowednodes;
1547 }
1548
1549 /*
1550  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1551  * if it is worth looking at further for free memory:
1552  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1553  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1554  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1555  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1556  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1557  * else return false (zero) if it is not.
1558  *
1559  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1560  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1561  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1562  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1563  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1564  * into the second scan of the zonelist.
1565  *
1566  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1567  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1568  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1569  * unturned looking for a free page.
1570  */
1571 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1572                                                 nodemask_t *allowednodes)
1573 {
1574         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1575         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1576         int n;                          /* node that zone *z is on */
1577
1578         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1579         if (!zlc)
1580                 return 1;
1581
1582         i = z - zonelist->_zonerefs;
1583         n = zlc->z_to_n[i];
1584
1585         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1586         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1587 }
1588
1589 /*
1590  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1591  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1592  * from that zone don't waste time re-examining it.
1593  */
1594 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1595 {
1596         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1597         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1598
1599         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1600         if (!zlc)
1601                 return;
1602
1603         i = z - zonelist->_zonerefs;
1604
1605         set_bit(i, zlc->fullzones);
1606 }
1607
1608 #else   /* CONFIG_NUMA */
1609
1610 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1611 {
1612         return NULL;
1613 }
1614
1615 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1616                                 nodemask_t *allowednodes)
1617 {
1618         return 1;
1619 }
1620
1621 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1622 {
1623 }
1624 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1625
1626 /*
1627  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1628  * a page.
1629  */
1630 static struct page *
1631 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1632                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1633                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1634 {
1635         struct zoneref *z;
1636         struct page *page = NULL;
1637         int classzone_idx;
1638         struct zone *zone;
1639         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1640         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1641         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1642
1643         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1644 zonelist_scan:
1645         /*
1646          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1647          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1648          */
1649         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1650                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1651                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1652                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1653                                 continue;
1654                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1655                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1656                                 goto try_next_zone;
1657
1658                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1659                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1660                         unsigned long mark;
1661                         int ret;
1662
1663                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1664                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1665                                     classzone_idx, alloc_flags))
1666                                 goto try_this_zone;
1667
1668                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1669                                 goto this_zone_full;
1670
1671                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1672                         switch (ret) {
1673                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1674                                 /* did not scan */
1675                                 goto try_next_zone;
1676                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1677                                 /* scanned but unreclaimable */
1678                                 goto this_zone_full;
1679                         default:
1680                                 /* did we reclaim enough */
1681                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1682                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1683                                         goto this_zone_full;
1684                         }
1685                 }
1686
1687 try_this_zone:
1688                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1689                                                 gfp_mask, migratetype);
1690                 if (page)
1691                         break;
1692 this_zone_full:
1693                 if (NUMA_BUILD)
1694                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1695 try_next_zone:
1696                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1697                         /*
1698                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1699                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1700                          */
1701                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1702                         zlc_active = 1;
1703                         did_zlc_setup = 1;
1704                 }
1705         }
1706
1707         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1708                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1709                 zlc_active = 0;
1710                 goto zonelist_scan;
1711         }
1712         return page;
1713 }
1714
1715 static inline int
1716 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1717                                 unsigned long pages_reclaimed)
1718 {
1719         /* Do not loop if specifically requested */
1720         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1721                 return 0;
1722
1723         /*
1724          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1725          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1726          * implementations.
1727          */
1728         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1729                 return 1;
1730
1731         /*
1732          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1733          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1734          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1735          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1736          * allocation still fails, we stop retrying.
1737          */
1738         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1739                 return 1;
1740
1741         /*
1742          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1743          * explicitly requests that.
1744          */
1745         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1746                 return 1;
1747
1748         return 0;
1749 }
1750
1751 static inline struct page *
1752 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1753         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1754         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1755         int migratetype)
1756 {
1757         struct page *page;
1758
1759         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1760         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1761                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1762                 return NULL;
1763         }
1764
1765         /*
1766          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1767          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1768          * we're still under heavy pressure.
1769          */
1770         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1771                 order, zonelist, high_zoneidx,
1772                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1773                 preferred_zone, migratetype);
1774         if (page)
1775                 goto out;
1776
1777         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1778                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1779                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1780                         goto out;
1781                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1782                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1783                         goto out;
1784                 /*
1785                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1786                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1787                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1788                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1789                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1790                  */
1791                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1792                         goto out;
1793         }
1794         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1795         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1796
1797 out:
1798         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1799         return page;
1800 }
1801
1802 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1803 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1804 static struct page *
1805 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1806         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1807         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1808         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1809         bool sync_migration)
1810 {
1811         struct page *page;
1812         struct task_struct *tsk = current;
1813
1814         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1815                 return NULL;
1816
1817         tsk->flags |= PF_MEMALLOC;
1818         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1819                                                 nodemask, sync_migration);
1820         tsk->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1821         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1822
1823                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1824                 drain_pages(get_cpu());
1825                 put_cpu();
1826
1827                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1828                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1829                                 alloc_flags, preferred_zone,
1830                                 migratetype);
1831                 if (page) {
1832                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1833                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1834                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1835                         return page;
1836                 }
1837
1838                 /*
1839                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1840                  * The most likely reason is that pages exist,
1841                  * but not enough to satisfy watermarks.
1842                  */
1843                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1844                 defer_compaction(preferred_zone);
1845
1846                 cond_resched();
1847         }
1848
1849         return NULL;
1850 }
1851 #else
1852 static inline struct page *
1853 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1854         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1855         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1856         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1857         bool sync_migration)
1858 {
1859         return NULL;
1860 }
1861 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1862
1863 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1864 static inline struct page *
1865 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1866         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1867         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1868         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1869 {
1870         struct page *page = NULL;
1871         struct reclaim_state reclaim_state;
1872         struct task_struct *p = current;
1873         bool drained = false;
1874
1875         cond_resched();
1876
1877         /* We now go into synchronous reclaim */
1878         cpuset_memory_pressure_bump();
1879         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1880         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1881         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1882         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1883
1884         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1885
1886         p->reclaim_state = NULL;
1887         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1888         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1889
1890         cond_resched();
1891
1892         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1893                 return NULL;
1894
1895 retry:
1896         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1897                                         zonelist, high_zoneidx,
1898                                         alloc_flags, preferred_zone,
1899                                         migratetype);
1900
1901         /*
1902          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1903          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1904          */
1905         if (!page && !drained) {
1906                 drain_all_pages();
1907                 drained = true;
1908                 goto retry;
1909         }
1910
1911         return page;
1912 }
1913
1914 /*
1915  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1916  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1917  */
1918 static inline struct page *
1919 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1920         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1921         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1922         int migratetype)
1923 {
1924         struct page *page;
1925
1926         do {
1927                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1928                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1929                         preferred_zone, migratetype);
1930
1931                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1932                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1933         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1934
1935         return page;
1936 }
1937
1938 static inline
1939 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1940                                                 enum zone_type high_zoneidx,
1941                                                 enum zone_type classzone_idx)
1942 {
1943         struct zoneref *z;
1944         struct zone *zone;
1945
1946         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1947                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
1948 }
1949
1950 static inline int
1951 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1952 {
1953         struct task_struct *p = current;
1954         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1955         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1956
1957         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1958         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
1959
1960         /*
1961          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1962          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1963          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1964          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1965          */
1966         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1967
1968         if (!wait) {
1969                 /*
1970                  * Not worth trying to allocate harder for
1971                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
1972                  */
1973                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1974                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1975                 /*
1976                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1977                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1978                  */
1979                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1980         } else if (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt())
1981                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1982
1983         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1984                 if (!in_interrupt() &&
1985                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1986                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1987                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1988         }
1989
1990         return alloc_flags;
1991 }
1992
1993 static inline struct page *
1994 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1995         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1996         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1997         int migratetype)
1998 {
1999         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2000         struct page *page = NULL;
2001         int alloc_flags;
2002         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2003         unsigned long did_some_progress;
2004         struct task_struct *p = current;
2005         bool sync_migration = false;
2006
2007         /*
2008          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2009          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2010          * be using allocators in order of preference for an area that is
2011          * too large.
2012          */
2013         if (order >= MAX_ORDER) {
2014                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2015                 return NULL;
2016         }
2017
2018         /*
2019          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2020          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2021          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2022          * using a larger set of nodes after it has established that the
2023          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2024          * over allocated.
2025          */
2026         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2027                 goto nopage;
2028
2029 restart:
2030         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2031                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2032                                                 zone_idx(preferred_zone));
2033
2034         /*
2035          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2036          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2037          * to how we want to proceed.
2038          */
2039         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2040
2041         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2042         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2043                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2044                         preferred_zone, migratetype);
2045         if (page)
2046                 goto got_pg;
2047
2048 rebalance:
2049         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2050         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2051                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2052                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2053                                 preferred_zone, migratetype);
2054                 if (page)
2055                         goto got_pg;
2056         }
2057
2058         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2059         if (!wait)
2060                 goto nopage;
2061
2062         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2063         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
2064                 goto nopage;
2065
2066         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2067         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2068                 goto nopage;
2069
2070         /*
2071          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2072          * attempts after direct reclaim are synchronous
2073          */
2074         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2075                                         zonelist, high_zoneidx,
2076                                         nodemask,
2077                                         alloc_flags, preferred_zone,
2078                                         migratetype, &did_some_progress,
2079                                         sync_migration);
2080         if (page)
2081                 goto got_pg;
2082         sync_migration = true;
2083
2084         /* Try direct reclaim and then allocating */
2085         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2086                                         zonelist, high_zoneidx,
2087                                         nodemask,
2088                                         alloc_flags, preferred_zone,
2089                                         migratetype, &did_some_progress);
2090         if (page)
2091                 goto got_pg;
2092
2093         /*
2094          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2095          * running out of options and have to consider going OOM
2096          */
2097         if (!did_some_progress) {
2098                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2099                         if (oom_killer_disabled)
2100                                 goto nopage;
2101                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2102                                         zonelist, high_zoneidx,
2103                                         nodemask, preferred_zone,
2104                                         migratetype);
2105                         if (page)
2106                                 goto got_pg;
2107
2108                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2109                                 /*
2110                                  * The oom killer is not called for high-order
2111                                  * allocations that may fail, so if no progress
2112                                  * is being made, there are no other options and
2113                                  * retrying is unlikely to help.
2114                                  */
2115                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2116                                         goto nopage;
2117                                 /*
2118                                  * The oom killer is not called for lowmem
2119                                  * allocations to prevent needlessly killing
2120                                  * innocent tasks.
2121                                  */
2122                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2123                                         goto nopage;
2124                         }
2125
2126                         goto restart;
2127                 }
2128         }
2129
2130         /* Check if we should retry the allocation */
2131         pages_reclaimed += did_some_progress;
2132         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2133                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2134                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2135                 goto rebalance;
2136         } else {
2137                 /*
2138                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2139                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2140                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2141                  */
2142                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2143                                         zonelist, high_zoneidx,
2144                                         nodemask,
2145                                         alloc_flags, preferred_zone,
2146                                         migratetype, &did_some_progress,
2147                                         sync_migration);
2148                 if (page)
2149                         goto got_pg;
2150         }
2151
2152 nopage:
2153         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2154                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
2155                         " order:%d, mode:0x%x\n",
2156                         p->comm, order, gfp_mask);
2157                 dump_stack();
2158                 show_mem();
2159         }
2160         return page;
2161 got_pg:
2162         if (kmemcheck_enabled)
2163                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2164         return page;
2165
2166 }
2167
2168 /*
2169  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2170  */
2171 struct page *
2172 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2173                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2174 {
2175         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2176         struct zone *preferred_zone;
2177         struct page *page;
2178         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2179
2180         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2181
2182         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2183
2184         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2185
2186         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2187                 return NULL;
2188
2189         /*
2190          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2191          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2192          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2193          */
2194         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2195                 return NULL;
2196
2197         get_mems_allowed();
2198         /* The preferred zone is used for statistics later */
2199         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
2200         if (!preferred_zone) {
2201                 put_mems_allowed();
2202                 return NULL;
2203         }
2204
2205         /* First allocation attempt */
2206         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2207                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2208                         preferred_zone, migratetype);
2209         if (unlikely(!page))
2210                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2211                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2212                                 preferred_zone, migratetype);
2213         put_mems_allowed();
2214
2215         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2216         return page;
2217 }
2218 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2219
2220 /*
2221  * Common helper functions.
2222  */
2223 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2224 {
2225         struct page *page;
2226
2227         /*
2228          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2229          * a highmem page
2230          */
2231         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2232
2233         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2234         if (!page)
2235                 return 0;
2236         return (unsigned long) page_address(page);
2237 }
2238 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2239
2240 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2241 {
2242         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2243 }
2244 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2245
2246 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2247 {
2248         int i = pagevec_count(pvec);
2249
2250         while (--i >= 0) {
2251                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2252                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2253         }
2254 }
2255
2256 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2257 {
2258         if (put_page_testzero(page)) {
2259                 if (order == 0)
2260                         free_hot_cold_page(page, 0);
2261                 else
2262                         __free_pages_ok(page, order);
2263         }
2264 }
2265
2266 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2267
2268 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2269 {
2270         if (addr != 0) {
2271                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2272                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2273         }
2274 }
2275
2276 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2277
2278 /**
2279  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2280  * @size: the number of bytes to allocate
2281  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2282  *
2283  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2284  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2285  * allocate memory in power-of-two pages.
2286  *
2287  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2288  *
2289  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2290  */
2291 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2292 {
2293         unsigned int order = get_order(size);
2294         unsigned long addr;
2295
2296         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2297         if (addr) {
2298                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2299                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2300
2301                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2302                 while (used < alloc_end) {
2303                         free_page(used);
2304                         used += PAGE_SIZE;
2305                 }
2306         }
2307
2308         return (void *)addr;
2309 }
2310 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2311
2312 /**
2313  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2314  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2315  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2316  *
2317  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2318  */
2319 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2320 {
2321         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2322         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2323
2324         while (addr < end) {
2325                 free_page(addr);
2326                 addr += PAGE_SIZE;
2327         }
2328 }
2329 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2330
2331 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2332 {
2333         struct zoneref *z;
2334         struct zone *zone;
2335
2336         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2337         unsigned int sum = 0;
2338
2339         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2340
2341         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2342                 unsigned long size = zone->present_pages;
2343                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2344                 if (size > high)
2345                         sum += size - high;
2346         }
2347
2348         return sum;
2349 }
2350
2351 /*
2352  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2353  */
2354 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2355 {
2356         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2357 }
2358 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2359
2360 /*
2361  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2362  */
2363 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2364 {
2365         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2366 }
2367
2368 static inline void show_node(struct zone *zone)
2369 {
2370         if (NUMA_BUILD)
2371                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2372 }
2373
2374 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2375 {
2376         val->totalram = totalram_pages;
2377         val->sharedram = 0;
2378         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2379         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2380         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2381         val->freehigh = nr_free_highpages();
2382         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2383 }
2384
2385 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2386
2387 #ifdef CONFIG_NUMA
2388 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2389 {
2390         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2391
2392         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2393         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2394 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2395         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2396         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2397                         NR_FREE_PAGES);
2398 #else
2399         val->totalhigh = 0;
2400         val->freehigh = 0;
2401 #endif
2402         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2403 }
2404 #endif
2405
2406 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2407
2408 /*
2409  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2410  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2411  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2412  */
2413 void show_free_areas(void)
2414 {
2415         int cpu;
2416         struct zone *zone;
2417
2418         for_each_populated_zone(zone) {
2419                 show_node(zone);
2420                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2421
2422                 for_each_online_cpu(cpu) {
2423                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2424
2425                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2426
2427                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2428                                cpu, pageset->pcp.high,
2429                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2430                 }
2431         }
2432
2433         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2434                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2435                 " unevictable:%lu"
2436                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2437                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2438                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2439                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2440                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2441                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2442                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2443                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2444                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2445                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2446                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2447                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2448                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2449                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2450                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2451                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2452                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2453                 global_page_state(NR_SHMEM),
2454                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2455                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2456
2457         for_each_populated_zone(zone) {
2458                 int i;
2459
2460                 show_node(zone);
2461                 printk("%s"
2462                         " free:%lukB"
2463                         " min:%lukB"
2464                         " low:%lukB"
2465                         " high:%lukB"
2466                         " active_anon:%lukB"
2467                         " inactive_anon:%lukB"
2468                         " active_file:%lukB"
2469                         " inactive_file:%lukB"
2470                         " unevictable:%lukB"
2471                         " isolated(anon):%lukB"
2472                         " isolated(file):%lukB"
2473                         " present:%lukB"
2474                         " mlocked:%lukB"
2475                         " dirty:%lukB"
2476                         " writeback:%lukB"
2477                         " mapped:%lukB"
2478                         " shmem:%lukB"
2479                         " slab_reclaimable:%lukB"
2480                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2481                         " kernel_stack:%lukB"
2482                         " pagetables:%lukB"
2483                         " unstable:%lukB"
2484                         " bounce:%lukB"
2485                         " writeback_tmp:%lukB"
2486                         " pages_scanned:%lu"
2487                         " all_unreclaimable? %s"
2488                         "\n",
2489                         zone->name,
2490                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2491                         K(min_wmark_pages(zone)),
2492                         K(low_wmark_pages(zone)),
2493                         K(high_wmark_pages(zone)),
2494                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2495                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2496                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2497                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2498                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2499                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2500                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2501                         K(zone->present_pages),
2502                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2503                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2504                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2505                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2506                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2507                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2508                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2509                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2510                                 THREAD_SIZE / 1024,
2511                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2512                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2513                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2514                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2515                         zone->pages_scanned,
2516                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2517                         );
2518                 printk("lowmem_reserve[]:");
2519                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2520                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2521                 printk("\n");
2522         }
2523
2524         for_each_populated_zone(zone) {
2525                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2526
2527                 show_node(zone);
2528                 printk("%s: ", zone->name);
2529
2530                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2531                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2532                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2533                         total += nr[order] << order;
2534                 }
2535                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2536                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2537                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2538                 printk("= %lukB\n", K(total));
2539         }
2540
2541         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2542
2543         show_swap_cache_info();
2544 }
2545
2546 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2547 {
2548         zoneref->zone = zone;
2549         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2550 }
2551
2552 /*
2553  * Builds allocation fallback zone lists.
2554  *
2555  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2556  */
2557 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2558                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2559 {
2560         struct zone *zone;
2561
2562         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2563         zone_type++;
2564
2565         do {
2566                 zone_type--;
2567                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2568                 if (populated_zone(zone)) {
2569                         zoneref_set_zone(zone,
2570                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2571                         check_highest_zone(zone_type);
2572                 }
2573
2574         } while (zone_type);
2575         return nr_zones;
2576 }
2577
2578
2579 /*
2580  *  zonelist_order:
2581  *  0 = automatic detection of better ordering.
2582  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2583  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2584  *
2585  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2586  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2587  */
2588 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2589 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2590 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2591
2592 /* zonelist order in the kernel.
2593  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2594  */
2595 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2596 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2597
2598
2599 #ifdef CONFIG_NUMA
2600 /* The value user specified ....changed by config */
2601 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2602 /* string for sysctl */
2603 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2604 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2605
2606 /*
2607  * interface for configure zonelist ordering.
2608  * command line option "numa_zonelist_order"
2609  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2610  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2611  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2612  */
2613
2614 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2615 {
2616         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2617                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2618         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2619                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2620         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2621                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2622         } else {
2623                 printk(KERN_WARNING
2624                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2625                         "%s\n", s);
2626                 return -EINVAL;
2627         }
2628         return 0;
2629 }
2630
2631 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2632 {
2633         int ret;
2634
2635         if (!s)
2636                 return 0;
2637
2638         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2639         if (ret == 0)
2640                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2641
2642         return ret;
2643 }
2644 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2645
2646 /*
2647  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2648  */
2649 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2650                 void __user *buffer, size_t *length,
2651                 loff_t *ppos)
2652 {
2653         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2654         int ret;
2655         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2656
2657         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2658         if (write)
2659                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2660         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2661         if (ret)
2662                 goto out;
2663         if (write) {
2664                 int oldval = user_zonelist_order;
2665                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2666                         /*
2667                          * bogus value.  restore saved string
2668                          */
2669                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2670                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2671                         user_zonelist_order = oldval;
2672                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2673                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2674                         build_all_zonelists(NULL);
2675                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2676                 }
2677         }
2678 out:
2679         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2680         return ret;
2681 }
2682
2683
2684 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2685 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2686
2687 /**
2688  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2689  * @node: node whose fallback list we're appending
2690  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2691  *
2692  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2693  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2694  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2695  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2696  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2697  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2698  * on them otherwise.
2699  * It returns -1 if no node is found.
2700  */
2701 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2702 {
2703         int n, val;
2704         int min_val = INT_MAX;
2705         int best_node = -1;
2706         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2707
2708         /* Use the local node if we haven't already */
2709         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2710                 node_set(node, *used_node_mask);
2711                 return node;
2712         }
2713
2714         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2715
2716                 /* Don't want a node to appear more than once */
2717                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2718                         continue;
2719
2720                 /* Use the distance array to find the distance */
2721                 val = node_distance(node, n);
2722
2723                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2724                 val += (n < node);
2725
2726                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2727                 tmp = cpumask_of_node(n);
2728                 if (!cpumask_empty(tmp))
2729                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2730
2731                 /* Slight preference for less loaded node */
2732                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2733                 val += node_load[n];
2734
2735                 if (val < min_val) {
2736                         min_val = val;
2737                         best_node = n;
2738                 }
2739         }
2740
2741         if (best_node >= 0)
2742                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2743
2744         return best_node;
2745 }
2746
2747
2748 /*
2749  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2750  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2751  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2752  */
2753 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2754 {
2755         int j;
2756         struct zonelist *zonelist;
2757
2758         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2759         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2760                 ;
2761         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2762                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2763         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2764         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2765 }
2766
2767 /*
2768  * Build gfp_thisnode zonelists
2769  */
2770 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2771 {
2772         int j;
2773         struct zonelist *zonelist;
2774
2775         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2776         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2777         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2778         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2779 }
2780
2781 /*
2782  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2783  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2784  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2785  * may still exist in local DMA zone.
2786  */
2787 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2788
2789 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2790 {
2791         int pos, j, node;
2792         int zone_type;          /* needs to be signed */
2793         struct zone *z;
2794         struct zonelist *zonelist;
2795
2796         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2797         pos = 0;
2798         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2799                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2800                         node = node_order[j];
2801                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2802                         if (populated_zone(z)) {
2803                                 zoneref_set_zone(z,
2804                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2805                                 check_highest_zone(zone_type);
2806                         }
2807                 }
2808         }
2809         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2810         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2811 }
2812
2813 static int default_zonelist_order(void)
2814 {
2815         int nid, zone_type;
2816         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2817         struct zone *z;
2818         int average_size;
2819         /*
2820          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2821          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2822          * into OOM very easily.
2823          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2824          */
2825         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2826         low_kmem_size = 0;
2827         total_size = 0;
2828         for_each_online_node(nid) {
2829                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2830                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2831                         if (populated_zone(z)) {
2832                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2833                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2834                                 total_size += z->present_pages;
2835                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2836                                 /*
2837                                  * If any node has only lowmem, then node order
2838                                  * is preferred to allow kernel allocations
2839                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2840                                  * on other nodes when there is an abundance of
2841                                  * lowmem available to allocate from.
2842                                  */
2843                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2844                         }
2845                 }
2846         }
2847         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2848             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2849                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2850         /*
2851          * look into each node's config.
2852          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2853          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2854          */
2855         average_size = total_size /
2856                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2857         for_each_online_node(nid) {
2858                 low_kmem_size = 0;
2859                 total_size = 0;
2860                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2861                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2862                         if (populated_zone(z)) {
2863                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2864                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2865                                 total_size += z->present_pages;
2866                         }
2867                 }
2868                 if (low_kmem_size &&
2869                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2870                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2871                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2872         }
2873         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2874 }
2875
2876 static void set_zonelist_order(void)
2877 {
2878         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2879                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2880         else
2881                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2882 }
2883
2884 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2885 {
2886         int j, node, load;
2887         enum zone_type i;
2888         nodemask_t used_mask;
2889         int local_node, prev_node;
2890         struct zonelist *zonelist;
2891         int order = current_zonelist_order;
2892
2893         /* initialize zonelists */
2894         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2895                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2896                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2897                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2898         }
2899
2900         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2901         local_node = pgdat->node_id;
2902         load = nr_online_nodes;
2903         prev_node = local_node;
2904         nodes_clear(used_mask);
2905
2906         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2907         j = 0;
2908
2909         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2910                 int distance = node_distance(local_node, node);
2911
2912                 /*
2913                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2914                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2915                  */
2916                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2917                         zone_reclaim_mode = 1;
2918
2919                 /*
2920                  * We don't want to pressure a particular node.
2921                  * So adding penalty to the first node in same
2922                  * distance group to make it round-robin.
2923                  */
2924                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2925                         node_load[node] = load;
2926
2927                 prev_node = node;
2928                 load--;
2929                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2930                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2931                 else
2932                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2933         }
2934
2935         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2936                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2937                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2938         }
2939
2940         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2941 }
2942
2943 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2944 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2945 {
2946         struct zonelist *zonelist;
2947         struct zonelist_cache *zlc;
2948         struct zoneref *z;
2949
2950         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2951         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2952         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2953         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2954                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2955 }
2956
2957 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
2958 /*
2959  * Return node id of node used for "local" allocations.
2960  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
2961  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
2962  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
2963  */
2964 int local_memory_node(int node)
2965 {
2966         struct zone *zone;
2967
2968         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
2969                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
2970                                    NULL,
2971                                    &zone);
2972         return zone->node;
2973 }
2974 #endif
2975
2976 #else   /* CONFIG_NUMA */
2977
2978 static void set_zonelist_order(void)
2979 {
2980         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2981 }
2982
2983 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2984 {
2985         int node, local_node;
2986         enum zone_type j;
2987         struct zonelist *zonelist;
2988
2989         local_node = pgdat->node_id;
2990
2991         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2992         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2993
2994         /*
2995          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2996          * of all the other nodes.
2997          * We don't want to pressure a particular node, so when
2998          * building the zones for node N, we make sure that the
2999          * zones coming right after the local ones are those from
3000          * node N+1 (modulo N)
3001          */
3002         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3003                 if (!node_online(node))
3004                         continue;
3005                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3006                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3007         }
3008         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3009                 if (!node_online(node))
3010                         continue;
3011                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3012                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3013         }
3014
3015         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3016         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3017 }
3018
3019 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3020 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3021 {
3022         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3023 }
3024
3025 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3026
3027 /*
3028  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3029  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3030  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3031  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3032  * with interrupts disabled.
3033  *
3034  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3035  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3036  * hotplugged processors.
3037  *
3038  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3039  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3040  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3041  */
3042 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3043 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3044 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3045
3046 /*
3047  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3048  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3049  */
3050 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3051
3052 /* return values int ....just for stop_machine() */
3053 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3054 {
3055         int nid;
3056         int cpu;
3057
3058 #ifdef CONFIG_NUMA
3059         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3060 #endif
3061         for_each_online_node(nid) {
3062                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3063
3064                 build_zonelists(pgdat);
3065                 build_zonelist_cache(pgdat);
3066         }
3067
3068         /*
3069          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3070          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3071          * each zone will be allocated later when the per cpu
3072          * allocator is available.
3073          *
3074          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3075          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3076          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3077          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3078          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3079          * (a chicken-egg dilemma).
3080          */
3081         for_each_possible_cpu(cpu) {
3082                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3083
3084 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3085                 /*
3086                  * We now know the "local memory node" for each node--
3087                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3088                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3089                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3090                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3091                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3092                  */
3093                 if (cpu_online(cpu))
3094                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3095 #endif
3096         }
3097
3098         return 0;
3099 }
3100
3101 /*
3102  * Called with zonelists_mutex held always
3103  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3104  */
3105 void build_all_zonelists(void *data)
3106 {
3107         set_zonelist_order();
3108
3109         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3110                 __build_all_zonelists(NULL);
3111                 mminit_verify_zonelist();
3112                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3113         } else {
3114                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3115                    of zonelist */
3116 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3117                 if (data)
3118                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3119 #endif
3120                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3121                 /* cpuset refresh routine should be here */
3122         }
3123         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3124         /*
3125          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3126          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3127          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3128          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3129          * disabled and enable it later
3130          */
3131         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3132                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3133         else
3134                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3135
3136         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3137                 "Total pages: %ld\n",
3138                         nr_online_nodes,
3139                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3140                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3141                         vm_total_pages);
3142 #ifdef CONFIG_NUMA
3143         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3144 #endif
3145 }
3146
3147 /*
3148  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3149  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3150  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3151  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3152  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3153  * conservative, even though it seems large.
3154  *
3155  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3156  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3157  */
3158 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3159
3160 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3161 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3162 {
3163         unsigned long size = 1;
3164
3165         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3166
3167         while (size < pages)
3168                 size <<= 1;
3169
3170         /*
3171          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3172          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3173          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3174          */
3175         size = min(size, 4096UL);
3176
3177         return max(size, 4UL);
3178 }
3179 #else
3180 /*
3181  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3182  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3183  *
3184  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3185  *
3186  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3187  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3188  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3189  *
3190  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3191  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3192  *
3193  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3194  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3195  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3196  */
3197 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3198 {
3199         return 4096UL;
3200 }
3201 #endif
3202
3203 /*
3204  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3205  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3206  * hash function before the remainder is taken.
3207  */
3208 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3209 {
3210         return ffz(~size);
3211 }
3212
3213 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3214
3215 /*
3216  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3217  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3218  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3219  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3220  * blocks as reclaim kicks in
3221  */
3222 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3223 {
3224         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3225         struct page *page;
3226         unsigned long block_migratetype;
3227         int reserve;
3228
3229         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3230         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3231         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3232         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3233                                                         pageblock_order;
3234
3235         /*
3236          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3237          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3238          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3239          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3240          * future allocation of hugepages at runtime.
3241          */
3242         reserve = min(2, reserve);
3243
3244         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3245                 if (!pfn_valid(pfn))
3246                         continue;
3247                 page = pfn_to_page(pfn);
3248
3249                 /* Watch out for overlapping nodes */
3250                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3251                         continue;
3252
3253                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3254                 if (PageReserved(page))
3255                         continue;
3256
3257                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3258
3259                 /* If this block is reserved, account for it */
3260                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3261                         reserve--;
3262                         continue;
3263                 }
3264
3265                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3266                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3267                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3268                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3269                         reserve--;
3270                         continue;
3271                 }
3272
3273                 /*
3274                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3275                  * take it back
3276                  */
3277                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3278                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3279                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3280                 }
3281         }
3282 }
3283
3284 /*
3285  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3286  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3287  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3288  */
3289 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3290                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3291 {
3292         struct page *page;
3293         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3294         unsigned long pfn;
3295         struct zone *z;
3296
3297         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3298                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3299
3300         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3301         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3302                 /*
3303                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3304                  * handed to this function.  They do not
3305                  * exist on hotplugged memory.
3306                  */
3307                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3308                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3309                                 continue;
3310                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3311                                 continue;
3312                 }
3313                 page = pfn_to_page(pfn);
3314                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3315                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3316                 init_page_count(page);
3317                 reset_page_mapcount(page);
3318                 SetPageReserved(page);
3319                 /*
3320                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3321                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3322                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3323                  * the address space during boot when many long-lived
3324                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3325                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3326                  * setup_zone_migrate_reserve()
3327                  *
3328                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3329                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3330                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3331                  * pfn out of zone.
3332                  */
3333                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3334                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3335                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3336                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3337
3338                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3339 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3340                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3341                 if (!is_highmem_idx(zone))
3342                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3343 #endif
3344         }
3345 }
3346
3347 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3348 {
3349         int order, t;
3350         for_each_migratetype_order(order, t) {
3351                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3352                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3353         }
3354 }
3355
3356 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3357 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3358         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3359 #endif
3360
3361 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3362 {
3363 #ifdef CONFIG_MMU
3364         int batch;
3365
3366         /*
3367          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3368          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3369          *
3370          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3371          */
3372         batch = zone->present_pages / 1024;
3373         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3374                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3375         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3376         if (batch < 1)
3377                 batch = 1;
3378
3379         /*
3380          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3381          * of 2 value was found to be more likely to have
3382          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3383          *
3384          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3385          * batches of pages, one task can end up with a lot
3386          * of pages of one half of the possible page colors
3387          * and the other with pages of the other colors.
3388          */
3389         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3390
3391         return batch;
3392
3393 #else
3394         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3395          * conditions.
3396          *
3397          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3398          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3399          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3400          *
3401          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3402          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3403          * can be a significant delay between the individual batches being
3404          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3405          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3406          */
3407         return 0;
3408 #endif
3409 }
3410
3411 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3412 {
3413         struct per_cpu_pages *pcp;
3414         int migratetype;
3415
3416         memset(p, 0, sizeof(*p));
3417
3418         pcp = &p->pcp;
3419         pcp->count = 0;
3420         pcp->high = 6 * batch;
3421         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3422         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3423                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3424 }
3425
3426 /*
3427  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3428  * to the value high for the pageset p.
3429  */
3430
3431 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3432                                 unsigned long high)
3433 {
3434         struct per_cpu_pages *pcp;
3435
3436         pcp = &p->pcp;
3437         pcp->high = high;
3438         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3439         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3440                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3441 }
3442
3443 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3444 {
3445         int cpu;
3446
3447         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3448
3449         for_each_possible_cpu(cpu) {
3450                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3451
3452                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3453
3454                 if (percpu_pagelist_fraction)
3455                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3456                                 (zone->present_pages /
3457                                         percpu_pagelist_fraction));
3458         }
3459 }
3460
3461 /*
3462  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3463  * Before this call only boot pagesets were available.
3464  */
3465 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3466 {
3467         struct zone *zone;
3468
3469         for_each_populated_zone(zone)
3470                 setup_zone_pageset(zone);
3471 }
3472
3473 static noinline __init_refok
3474 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3475 {
3476         int i;
3477         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3478         size_t alloc_size;
3479
3480         /*
3481          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3482          * per zone.
3483          */
3484         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3485                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3486         zone->wait_table_bits =
3487                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3488         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3489                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3490
3491         if (!slab_is_available()) {
3492                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3493                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3494         } else {
3495                 /*
3496                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3497                  * via memory hot-add.
3498                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3499                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3500                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3501                  * node itself as well.
3502                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3503                  * necessary.
3504                  */
3505                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3506         }
3507         if (!zone->wait_table)
3508                 return -ENOMEM;
3509
3510         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3511                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3512
3513         return 0;
3514 }
3515
3516 static int __zone_pcp_update(void *data)
3517 {
3518         struct zone *zone = data;
3519         int cpu;
3520         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3521
3522         for_each_possible_cpu(cpu) {
3523                 struct per_cpu_pageset *pset;
3524                 struct per_cpu_pages *pcp;
3525
3526                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3527                 pcp = &pset->pcp;
3528
3529                 local_irq_save(flags);
3530                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3531                 setup_pageset(pset, batch);
3532                 local_irq_restore(flags);
3533         }
3534         return 0;
3535 }
3536
3537 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3538 {
3539         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3540 }
3541
3542 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3543 {
3544         /*
3545          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3546          * relies on the ability of the linker to provide the
3547          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3548          */
3549         zone->pageset = &boot_pageset;
3550
3551         if (zone->present_pages)
3552                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3553                         zone->name, zone->present_pages,
3554                                          zone_batchsize(zone));
3555 }
3556
3557 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3558                                         unsigned long zone_start_pfn,
3559                                         unsigned long size,
3560                                         enum memmap_context context)
3561 {
3562         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3563         int ret;
3564         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3565         if (ret)
3566                 return ret;
3567         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3568
3569         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3570
3571         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3572                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3573                         pgdat->node_id,
3574                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3575                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3576
3577         zone_init_free_lists(zone);
3578
3579         return 0;
3580 }
3581
3582 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3583 /*
3584  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3585  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3586  */
3587 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3588 {
3589         int i;
3590
3591         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3592                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3593                         return i;
3594
3595         return -1;
3596 }
3597
3598 /*
3599  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3600  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3601  */
3602 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3603 {
3604         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3605                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3606                         return index;
3607
3608         return -1;
3609 }
3610
3611 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3612 /*
3613  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3614  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3615  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3616  * alternative
3617  */
3618 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3619 {
3620         int i;
3621
3622         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3623                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3624                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3625
3626                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3627                         return early_node_map[i].nid;
3628         }
3629         /* This is a memory hole */
3630         return -1;
3631 }
3632 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3633
3634 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3635 {
3636         int nid;
3637
3638         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3639         if (nid >= 0)
3640                 return nid;
3641         /* just returns 0 */
3642         return 0;
3643 }
3644
3645 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3646 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3647 {
3648         int nid;
3649
3650         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3651         if (nid >= 0 && nid != node)
3652                 return false;
3653         return true;
3654 }
3655 #endif
3656
3657 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3658 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3659         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3660                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3661
3662 /**
3663  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3664  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3665  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3666  *
3667  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3668  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3669  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3670  */
3671 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3672                                                 unsigned long max_low_pfn)
3673 {
3674         int i;
3675
3676         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3677                 unsigned long size_pages = 0;
3678                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3679
3680                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3681                         continue;
3682
3683                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3684                         end_pfn = max_low_pfn;
3685
3686                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3687                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3688                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3689                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3690         }
3691 }
3692
3693 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3694 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3695                                         u64 goal, u64 limit)
3696 {
3697         int i;
3698
3699         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3700         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3701                 u64 addr;
3702                 u64 ei_start, ei_last;
3703                 u64 final_start, final_end;
3704
3705                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3706                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3707                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3708                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3709
3710                 final_start = max(ei_start, goal);
3711                 final_end = min(ei_last, limit);
3712
3713                 if (final_start >= final_end)
3714                         continue;
3715
3716                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3717
3718                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3719                         continue;
3720
3721                 return addr;
3722         }
3723
3724         return MEMBLOCK_ERROR;
3725 }
3726 #endif
3727
3728 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3729                                    int nr_range, int nid)
3730 {
3731         int i;
3732         u64 start, end;
3733
3734         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3735         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3736                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3737                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3738                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3739         }
3740         return nr_range;
3741 }
3742
3743 #ifdef CONFIG_NO_BOOTMEM
3744 void * __init __alloc_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3745                                         u64 goal, u64 limit)
3746 {
3747         void *ptr;
3748         u64 addr;
3749
3750         if (limit > memblock.current_limit)
3751                 limit = memblock.current_limit;
3752
3753         addr = find_memory_core_early(nid, size, align, goal, limit);
3754
3755         if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3756                 return NULL;
3757
3758         ptr = phys_to_virt(addr);
3759         memset(ptr, 0, size);
3760         memblock_x86_reserve_range(addr, addr + size, "BOOTMEM");
3761         /*
3762          * The min_count is set to 0 so that bootmem allocated blocks
3763          * are never reported as leaks.
3764          */
3765         kmemleak_alloc(ptr, size, 0, 0);
3766         return ptr;
3767 }
3768 #endif
3769
3770
3771 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3772 {
3773         int i;
3774         int ret;
3775
3776         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3777                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3778                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3779                 if (ret)
3780                         break;
3781         }
3782 }
3783 /**
3784  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3785  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3786  *
3787  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3788  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3789  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3790  */
3791 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3792 {
3793         int i;
3794
3795         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3796                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3797                                 early_node_map[i].start_pfn,
3798                                 early_node_map[i].end_pfn);
3799 }
3800
3801 /**
3802  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3803  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3804  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3805  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3806  *
3807  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3808  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3809  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3810  * PFNs will be 0.
3811  */
3812 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3813                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3814 {
3815         int i;
3816         *start_pfn = -1UL;
3817         *end_pfn = 0;
3818
3819         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3820                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3821                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3822         }
3823
3824         if (*start_pfn == -1UL)
3825                 *start_pfn = 0;
3826 }
3827
3828 /*
3829  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3830  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3831  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3832  */
3833 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3834 {
3835         int zone_index;
3836         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3837                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3838                         continue;
3839
3840                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3841                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3842                         break;
3843         }
3844
3845         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3846         movable_zone = zone_index;
3847 }
3848
3849 /*
3850  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3851  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3852  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3853  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3854  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3855  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3856  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3857  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3858  */
3859 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3860                                         unsigned long zone_type,
3861                                         unsigned long node_start_pfn,
3862                                         unsigned long node_end_pfn,
3863                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3864                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3865 {
3866         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3867         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3868                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3869                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3870                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3871                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3872                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3873
3874                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3875                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3876                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3877                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3878
3879                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3880                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3881                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3882         }
3883 }
3884
3885 /*
3886  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3887  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3888  */
3889 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3890                                         unsigned long zone_type,
3891                                         unsigned long *ignored)
3892 {
3893         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3894         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3895
3896         /* Get the start and end of the node and zone */
3897         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3898         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3899         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3900         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3901                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3902                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3903
3904         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3905         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3906                 return 0;
3907
3908         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3909         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3910         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3911
3912         /* Return the spanned pages */
3913         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3914 }
3915
3916 /*
3917  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3918  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3919  */
3920 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3921                                 unsigned long range_start_pfn,
3922                                 unsigned long range_end_pfn)
3923 {
3924         int i = 0;
3925         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3926         unsigned long start_pfn;
3927
3928         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3929         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3930         if (i == -1)
3931                 return 0;
3932
3933         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3934
3935         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3936         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3937                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3938
3939         /* Find all holes for the zone within the node */
3940         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3941
3942                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3943                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3944                         break;
3945
3946                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3947                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3948                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3949
3950                 /* Update the hole size cound and move on */
3951                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3952                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3953                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3954                 }
3955                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3956         }
3957
3958         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3959         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3960                 hole_pages += range_end_pfn -
3961                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3962
3963         return hole_pages;
3964 }
3965
3966 /**
3967  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3968  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3969  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3970  *
3971  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3972  */
3973 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3974                                                         unsigned long end_pfn)
3975 {
3976         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3977 }
3978
3979 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3980 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3981                                         unsigned long zone_type,
3982                                         unsigned long *ignored)
3983 {
3984         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3985         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3986
3987         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3988         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3989                                                         node_start_pfn);
3990         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3991                                                         node_end_pfn);
3992
3993         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3994                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3995                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3996         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3997 }
3998
3999 #else
4000 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4001                                         unsigned long zone_type,
4002                                         unsigned long *zones_size)
4003 {
4004         return zones_size[zone_type];
4005 }
4006
4007 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4008                                                 unsigned long zone_type,
4009                                                 unsigned long *zholes_size)
4010 {
4011         if (!zholes_size)
4012                 return 0;
4013
4014         return zholes_size[zone_type];
4015 }
4016
4017 #endif
4018
4019 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4020                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4021 {
4022         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4023         enum zone_type i;
4024
4025         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4026                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4027                                                                 zones_size);
4028         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4029
4030         realtotalpages = totalpages;
4031         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4032                 realtotalpages -=
4033                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4034                                                                 zholes_size);
4035         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4036         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4037                                                         realtotalpages);
4038 }
4039
4040 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4041 /*
4042  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4043  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4044  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4045  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4046  * bytes.
4047  */
4048 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4049 {
4050         unsigned long usemapsize;
4051
4052         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4053         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4054         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4055         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4056
4057         return usemapsize / 8;
4058 }
4059
4060 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4061                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4062 {
4063         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4064         zone->pageblock_flags = NULL;
4065         if (usemapsize)
4066                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
4067 }
4068 #else
4069 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4070                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4071 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4072
4073 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4074
4075 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4076 static inline int pageblock_default_order(void)
4077 {
4078         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4079                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4080
4081         return MAX_ORDER-1;
4082 }
4083
4084 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4085 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4086 {
4087         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4088         if (pageblock_order)
4089                 return;
4090
4091         /*
4092          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4093          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4094          */
4095         pageblock_order = order;
4096 }
4097 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4098
4099 /*
4100  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4101  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4102  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4103  * pageblock_order based on the kernel config
4104  */
4105 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4106 {
4107         return MAX_ORDER-1;
4108 }
4109 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4110
4111 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4112
4113 /*
4114  * Set up the zone data structures:
4115  *   - mark all pages reserved
4116  *   - mark all memory queues empty
4117  *   - clear the memory bitmaps
4118  */
4119 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4120                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4121 {
4122         enum zone_type j;
4123         int nid = pgdat->node_id;
4124         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4125         int ret;
4126
4127         pgdat_resize_init(pgdat);
4128         pgdat->nr_zones = 0;
4129         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4130         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4131         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4132         
4133         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4134                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4135                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4136                 enum lru_list l;
4137
4138                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4139                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4140                                                                 zholes_size);
4141
4142                 /*
4143                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4144                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4145                  * and per-cpu initialisations
4146                  */
4147                 memmap_pages =
4148                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4149                 if (realsize >= memmap_pages) {
4150                         realsize -= memmap_pages;
4151                         if (memmap_pages)
4152                                 printk(KERN_DEBUG
4153                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4154                                        zone_names[j], memmap_pages);
4155                 } else
4156                         printk(KERN_WARNING
4157                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4158                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4159
4160                 /* Account for reserved pages */
4161                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4162                         realsize -= dma_reserve;
4163                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4164                                         zone_names[0], dma_reserve);
4165                 }
4166
4167                 if (!is_highmem_idx(j))
4168                         nr_kernel_pages += realsize;
4169                 nr_all_pages += realsize;
4170
4171                 zone->spanned_pages = size;
4172                 zone->present_pages = realsize;
4173 #ifdef CONFIG_NUMA
4174                 zone->node = nid;
4175                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4176                                                 / 100;
4177                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4178 #endif
4179                 zone->name = zone_names[j];
4180                 spin_lock_init(&zone->lock);
4181                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4182                 zone_seqlock_init(zone);
4183                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4184
4185                 zone_pcp_init(zone);
4186                 for_each_lru(l) {
4187                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4188                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4189                 }
4190                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4191                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4192                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4193                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4194                 zap_zone_vm_stats(zone);
4195                 zone->flags = 0;
4196                 if (!size)
4197                         continue;
4198
4199                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4200                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4201                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4202                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4203                 BUG_ON(ret);
4204                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4205                 zone_start_pfn += size;
4206         }
4207 }
4208
4209 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4210 {
4211         /* Skip empty nodes */
4212         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4213                 return;
4214
4215 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4216         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4217         if (!pgdat->node_mem_map) {
4218                 unsigned long size, start, end;
4219                 struct page *map;
4220
4221                 /*
4222                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4223                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4224                  * for the buddy allocator to function correctly.
4225                  */
4226                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4227                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4228                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4229                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4230                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4231                 if (!map)
4232                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
4233                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4234         }
4235 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4236         /*
4237          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4238          */
4239         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4240                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4241 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4242                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4243                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4244 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4245         }
4246 #endif
4247 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4248 }
4249
4250 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4251                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4252 {
4253         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4254
4255         pgdat->node_id = nid;
4256         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4257         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4258
4259         alloc_node_mem_map(pgdat);
4260 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4261         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4262                 nid, (unsigned long)pgdat,
4263                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4264 #endif
4265
4266         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4267 }
4268
4269 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4270
4271 #if MAX_NUMNODES > 1
4272 /*
4273  * Figure out the number of possible node ids.
4274  */
4275 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4276 {
4277         unsigned int node;
4278         unsigned int highest = 0;
4279
4280         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4281                 highest = node;
4282         nr_node_ids = highest + 1;
4283 }
4284 #else
4285 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4286 {
4287 }
4288 #endif
4289
4290 /**
4291  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4292  * @nid: The node ID the range resides on
4293  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4294  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4295  *
4296  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4297  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4298  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4299  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4300  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4301  */
4302 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4303                                                 unsigned long end_pfn)
4304 {
4305         int i;
4306
4307         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4308                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4309                         "%d entries of %d used\n",
4310                         nid, start_pfn, end_pfn,
4311                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4312
4313         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4314
4315         /* Merge with existing active regions if possible */
4316         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4317                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4318                         continue;
4319
4320                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4321                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4322                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4323                         return;
4324
4325                 /* Merge forward if suitable */
4326                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4327                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4328                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4329                         return;
4330                 }
4331
4332                 /* Merge backward if suitable */
4333                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4334                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4335                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4336                         return;
4337                 }
4338         }
4339
4340         /* Check that early_node_map is large enough */
4341         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4342                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4343                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4344                 return;
4345         }
4346
4347         early_node_map[i].nid = nid;
4348         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4349         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4350         nr_nodemap_entries = i + 1;
4351 }
4352
4353 /**
4354  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4355  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4356  * @start_pfn: The new PFN of the range
4357  * @end_pfn: The new PFN of the range
4358  *
4359  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4360  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4361  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4362  * range.
4363  */
4364 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4365                                 unsigned long end_pfn)
4366 {
4367         int i, j;
4368         int removed = 0;
4369
4370         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4371                           nid, start_pfn, end_pfn);
4372
4373         /* Find the old active region end and shrink */
4374         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4375                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4376                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4377                         /* clear it */
4378                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4379                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4380                         removed = 1;
4381                         continue;
4382                 }
4383                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4384                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4385                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4386                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4387                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4388                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4389                         continue;
4390                 }
4391                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4392                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4393                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4394                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4395                         continue;
4396                 }
4397         }
4398
4399         if (!removed)
4400                 return;
4401
4402         /* remove the blank ones */
4403         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4404                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4405                         continue;
4406                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4407                         continue;
4408                 /* we found it, get rid of it */
4409                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4410                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4411                                 sizeof(early_node_map[j]));
4412                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4413                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4414                 nr_nodemap_entries--;
4415         }
4416 }
4417
4418 /**
4419  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4420  *
4421  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4422  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4423  * all currently registered regions.
4424  */
4425 void __init remove_all_active_ranges(void)
4426 {
4427         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4428         nr_nodemap_entries = 0;
4429 }
4430
4431 /* Compare two active node_active_regions */
4432 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4433 {
4434         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4435         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4436
4437         /* Done this way to avoid overflows */
4438         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4439                 return 1;
4440         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4441                 return -1;
4442
4443         return 0;
4444 }
4445
4446 /* sort the node_map by start_pfn */
4447 void __init sort_node_map(void)
4448 {
4449         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4450                         sizeof(struct node_active_region),
4451                         cmp_node_active_region, NULL);
4452 }
4453
4454 /* Find the lowest pfn for a node */
4455 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4456 {
4457         int i;
4458         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4459
4460         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4461         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4462                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4463
4464         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4465                 printk(KERN_WARNING
4466                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4467                 return 0;
4468         }
4469
4470         return min_pfn;
4471 }
4472
4473 /**
4474  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4475  *
4476  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4477  * add_active_range().
4478  */
4479 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4480 {
4481         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4482 }
4483
4484 /*
4485  * early_calculate_totalpages()
4486  * Sum pages in active regions for movable zone.
4487  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4488  */
4489 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4490 {
4491         int i;
4492         unsigned long totalpages = 0;
4493
4494         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4495                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4496                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4497                 totalpages += pages;
4498                 if (pages)
4499                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4500         }
4501         return totalpages;
4502 }
4503
4504 /*
4505  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4506  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4507  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4508  * others
4509  */
4510 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4511 {
4512         int i, nid;
4513         unsigned long usable_startpfn;
4514         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4515         /* save the state before borrow the nodemask */
4516         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4517         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4518         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4519
4520         /*
4521          * If movablecore was specified, calculate what size of
4522          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4523          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4524          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4525          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4526          * what movablecore would have allowed.
4527          */
4528         if (required_movablecore) {
4529                 unsigned long corepages;
4530
4531                 /*
4532                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4533                  * was requested by the user
4534                  */
4535                 required_movablecore =
4536                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4537                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4538
4539                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4540         }
4541
4542         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4543         if (!required_kernelcore)
4544                 goto out;
4545
4546         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4547         find_usable_zone_for_movable();
4548         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4549
4550 restart:
4551         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4552         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4553         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4554                 /*
4555                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4556                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4557                  * amount of memory for the kernel
4558                  */
4559                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4560                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4561
4562                 /*
4563                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4564                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4565                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4566                  */
4567                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4568
4569                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4570                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4571                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4572                         unsigned long size_pages;
4573
4574                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4575                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4576                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4577                         if (start_pfn >= end_pfn)
4578                                 continue;
4579
4580                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4581                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4582                                 unsigned long kernel_pages;
4583                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4584                                                                 - start_pfn;
4585
4586                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4587                                                         kernelcore_remaining);
4588                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4589                                                         required_kernelcore);
4590
4591                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4592                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4593
4594                                         /*
4595                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4596                                          * that if we have to rebalance
4597                                          * kernelcore across nodes, we will
4598                                          * not double account here
4599                                          */
4600                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4601                                         continue;
4602                                 }
4603                                 start_pfn = usable_startpfn;
4604                         }
4605
4606                         /*
4607                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4608                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4609                          * number of pages used as kernelcore
4610                          */
4611                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4612                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4613                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4614                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4615
4616                         /*
4617                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4618                          * break if the kernelcore for this node has been
4619                          * satisified
4620                          */
4621                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4622                                                                 size_pages);
4623                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4624                         if (!kernelcore_remaining)
4625                                 break;
4626                 }
4627         }
4628
4629         /*
4630          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4631          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4632          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4633          * satisified
4634          */
4635         usable_nodes--;
4636         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4637                 goto restart;
4638
4639         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4640         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4641                 zone_movable_pfn[nid] =
4642                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4643
4644 out:
4645         /* restore the node_state */
4646         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4647 }
4648
4649 /* Any regular memory on that node ? */
4650 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4651 {
4652 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4653         enum zone_type zone_type;
4654
4655         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4656                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4657                 if (zone->present_pages)
4658                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4659         }
4660 #endif
4661 }
4662
4663 /**
4664  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4665  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4666  *
4667  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4668  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4669  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4670  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4671  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4672  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4673  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4674  * at arch_max_dma_pfn.
4675  */
4676 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4677 {
4678         unsigned long nid;
4679         int i;
4680
4681         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4682         sort_node_map();
4683
4684         /* Record where the zone boundaries are */
4685         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4686                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4687         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4688                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4689         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4690         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4691         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4692                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4693                         continue;
4694                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4695                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4696                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4697                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4698         }
4699         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4700         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4701
4702         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4703         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4704         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4705
4706         /* Print out the zone ranges */
4707         printk("Zone PFN ranges:\n");
4708         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4709                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4710                         continue;
4711                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4712                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4713                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4714                         printk("empty\n");
4715                 else
4716                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4717                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4718                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4719         }
4720
4721         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4722         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4723         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4724                 if (zone_movable_pfn[i])
4725                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4726         }
4727
4728         /* Print out the early_node_map[] */
4729         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4730         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4731                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4732                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4733                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4734
4735         /* Initialise every node */
4736         mminit_verify_pageflags_layout();
4737         setup_nr_node_ids();
4738         for_each_online_node(nid) {
4739                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4740                 free_area_init_node(nid, NULL,
4741                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4742
4743                 /* Any memory on that node */
4744                 if (pgdat->node_present_pages)
4745                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4746                 check_for_regular_memory(pgdat);
4747         }
4748 }
4749
4750 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4751 {
4752         unsigned long long coremem;
4753         if (!p)
4754                 return -EINVAL;
4755
4756         coremem = memparse(p, &p);
4757         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4758
4759         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4760         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4761
4762         return 0;
4763 }
4764
4765 /*
4766  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4767  * cannot be reclaimed or migrated.
4768  */
4769 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4770 {
4771         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4772 }
4773
4774 /*
4775  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4776  * can be reclaimed or migrated.
4777  */
4778 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4779 {
4780         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4781 }
4782
4783 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4784 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4785
4786 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4787
4788 /**
4789  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4790  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4791  *
4792  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4793  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4794  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4795  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4796  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4797  * smaller per-cpu batchsize.
4798  */
4799 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4800 {
4801         dma_reserve = new_dma_reserve;
4802 }
4803
4804 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4805 struct pglist_data __refdata contig_page_data = {
4806 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
4807  .bdata = &bootmem_node_data[0]
4808 #endif
4809  };
4810 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4811 #endif
4812
4813 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4814 {
4815         free_area_init_node(0, zones_size,
4816                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4817 }
4818
4819 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4820                                  unsigned long action, void *hcpu)
4821 {
4822         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4823
4824         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4825                 drain_pages(cpu);
4826
4827                 /*
4828                  * Spill the event counters of the dead processor
4829                  * into the current processors event counters.
4830                  * This artificially elevates the count of the current
4831                  * processor.
4832                  */
4833                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4834
4835                 /*
4836                  * Zero the differential counters of the dead processor
4837                  * so that the vm statistics are consistent.
4838                  *
4839                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4840                  * race with what we are doing.
4841                  */
4842                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4843         }
4844         return NOTIFY_OK;
4845 }
4846
4847 void __init page_alloc_init(void)
4848 {
4849         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4850 }
4851
4852 /*
4853  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4854  *      or min_free_kbytes changes.
4855  */
4856 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4857 {
4858         struct pglist_data *pgdat;
4859         unsigned long reserve_pages = 0;
4860         enum zone_type i, j;
4861
4862         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4863                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4864                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4865                         unsigned long max = 0;
4866
4867                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4868                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4869                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4870                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4871                         }
4872
4873                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4874                         max += high_wmark_pages(zone);
4875
4876                         if (max > zone->present_pages)
4877                                 max = zone->present_pages;
4878                         reserve_pages += max;
4879                 }
4880         }
4881         totalreserve_pages = reserve_pages;
4882 }
4883
4884 /*
4885  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4886  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4887  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4888  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4889  */
4890 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4891 {
4892         struct pglist_data *pgdat;
4893         enum zone_type j, idx;
4894
4895         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4896                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4897                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4898                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4899
4900                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4901
4902                         idx = j;
4903                         while (idx) {
4904                                 struct zone *lower_zone;
4905
4906                                 idx--;
4907
4908                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4909                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4910
4911                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4912                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4913                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4914                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4915                         }
4916                 }
4917         }
4918
4919         /* update totalreserve_pages */
4920         calculate_totalreserve_pages();
4921 }
4922
4923 /**
4924  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4925  * or when memory is hot-{added|removed}
4926  *
4927  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4928  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4929  */
4930 void setup_per_zone_wmarks(void)
4931 {
4932         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4933         unsigned long lowmem_pages = 0;
4934         struct zone *zone;
4935         unsigned long flags;
4936
4937         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4938         for_each_zone(zone) {
4939                 if (!is_highmem(zone))
4940                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4941         }
4942
4943         for_each_zone(zone) {
4944                 u64 tmp;
4945
4946                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4947                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4948                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4949                 if (is_highmem(zone)) {
4950                         /*
4951                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4952                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4953                          * value here.
4954                          *
4955                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4956                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4957                          * not be capped for highmem.
4958                          */
4959                         int min_pages;
4960
4961                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4962                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4963                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4964                         if (min_pages > 128)
4965                                 min_pages = 128;
4966                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4967                 } else {
4968                         /*
4969                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4970                          * proportionate to the zone's size.
4971                          */
4972                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4973                 }
4974
4975                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4976                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4977                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4978                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4979         }
4980
4981         /* update totalreserve_pages */
4982         calculate_totalreserve_pages();
4983 }
4984
4985 /*
4986  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4987  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4988  * to be referenced again before it is swapped out.
4989  *
4990  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4991  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4992  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4993  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4994  *
4995  * total     target    max
4996  * memory    ratio     inactive anon
4997  * -------------------------------------
4998  *   10MB       1         5MB
4999  *  100MB       1        50MB
5000  *    1GB       3       250MB
5001  *   10GB      10       0.9GB
5002  *  100GB      31         3GB
5003  *    1TB     101        10GB
5004  *   10TB     320        32GB
5005  */
5006 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5007 {
5008         unsigned int gb, ratio;
5009
5010         /* Zone size in gigabytes */
5011         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5012         if (gb)
5013                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5014         else
5015                 ratio = 1;
5016
5017         zone->inactive_ratio = ratio;
5018 }
5019
5020 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5021 {
5022         struct zone *zone;
5023
5024         for_each_zone(zone)
5025                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5026 }
5027
5028 /*
5029  * Initialise min_free_kbytes.
5030  *
5031  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5032  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5033  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5034  *
5035  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5036  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5037  *
5038  * which yields
5039  *
5040  * 16MB:        512k
5041  * 32MB:        724k
5042  * 64MB:        1024k
5043  * 128MB:       1448k
5044  * 256MB:       2048k
5045  * 512MB:       2896k
5046  * 1024MB:      4096k
5047  * 2048MB:      5792k
5048  * 4096MB:      8192k
5049  * 8192MB:      11584k
5050  * 16384MB:     16384k
5051  */
5052 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
5053 {
5054         unsigned long lowmem_kbytes;
5055
5056         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5057
5058         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5059         if (min_free_kbytes < 128)
5060                 min_free_kbytes = 128;
5061         if (min_free_kbytes > 65536)
5062                 min_free_kbytes = 65536;
5063         setup_per_zone_wmarks();
5064         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5065         setup_per_zone_inactive_ratio();
5066         return 0;
5067 }
5068 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5069
5070 /*
5071  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5072  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5073  *      changes.
5074  */
5075 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5076         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5077 {
5078         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5079         if (write)
5080                 setup_per_zone_wmarks();
5081         return 0;
5082 }
5083
5084 #ifdef CONFIG_NUMA
5085 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5086         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5087 {
5088         struct zone *zone;
5089         int rc;
5090
5091         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5092         if (rc)
5093                 return rc;
5094
5095         for_each_zone(zone)
5096                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5097                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5098         return 0;
5099 }
5100
5101 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5102         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5103 {
5104         struct zone *zone;
5105         int rc;
5106
5107         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5108         if (rc)
5109                 return rc;
5110
5111         for_each_zone(zone)
5112                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5113                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5114         return 0;
5115 }
5116 #endif
5117
5118 /*
5119  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5120  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5121  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5122  *
5123  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5124  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5125  * if in function of the boot time zone sizes.
5126  */
5127 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5128         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5129 {
5130         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5131         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5132         return 0;
5133 }
5134
5135 /*
5136  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5137  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5138  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5139  */
5140
5141 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5142         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5143 {
5144         struct zone *zone;
5145         unsigned int cpu;
5146         int ret;
5147
5148         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5149         if (!write || (ret == -EINVAL))
5150                 return ret;
5151         for_each_populated_zone(zone) {
5152                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5153                         unsigned long  high;
5154                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5155                         setup_pagelist_highmark(
5156                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5157                 }
5158         }
5159         return 0;
5160 }
5161
5162 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5163
5164 #ifdef CONFIG_NUMA
5165 static int __init set_hashdist(char *str)
5166 {
5167         if (!str)
5168                 return 0;
5169         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5170         return 1;
5171 }
5172 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5173 #endif
5174
5175 /*
5176  * allocate a large system hash table from bootmem
5177  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5178  *   quantity of entries
5179  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5180  */
5181 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5182                                      unsigned long bucketsize,
5183                                      unsigned long numentries,
5184                                      int scale,
5185                                      int flags,
5186                                      unsigned int *_hash_shift,
5187                                      unsigned int *_hash_mask,
5188                                      unsigned long limit)
5189 {
5190         unsigned long long max = limit;
5191         unsigned long log2qty, size;
5192         void *table = NULL;
5193
5194         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5195         if (!numentries) {
5196                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5197                 numentries = nr_kernel_pages;
5198                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5199                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5200                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5201
5202                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5203                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5204                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5205                 else
5206                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5207
5208                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5209                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5210                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5211                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5212                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5213                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5214                                 BUG_ON(!numentries);
5215                         }
5216                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5217                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5218         }
5219         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5220
5221         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5222         if (max == 0) {
5223                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5224                 do_div(max, bucketsize);
5225         }
5226
5227         if (numentries > max)
5228                 numentries = max;
5229
5230         log2qty = ilog2(numentries);
5231
5232         do {
5233                 size = bucketsize << log2qty;
5234                 if (flags & HASH_EARLY)
5235                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5236                 else if (hashdist)
5237                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5238                 else {
5239                         /*
5240                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5241                          * some pages at the end of hash table which
5242                          * alloc_pages_exact() automatically does
5243                          */
5244                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5245                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5246                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5247                         }
5248                 }
5249         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5250
5251         if (!table)
5252                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5253
5254         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5255                tablename,
5256                (1UL << log2qty),
5257                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5258                size);
5259
5260         if (_hash_shift)
5261                 *_hash_shift = log2qty;
5262         if (_hash_mask)
5263                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5264
5265         return table;
5266 }
5267
5268 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5269 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5270                                                         unsigned long pfn)
5271 {
5272 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5273         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5274 #else
5275         return zone->pageblock_flags;
5276 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5277 }
5278
5279 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5280 {
5281 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5282         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5283         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5284 #else
5285         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5286         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5287 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5288 }
5289
5290 /**
5291  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5292  * @page: The page within the block of interest
5293  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5294  * @end_bitidx: The last bit of interest
5295  * returns pageblock_bits flags
5296  */
5297 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5298                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5299 {
5300         struct zone *zone;
5301         unsigned long *bitmap;
5302         unsigned long pfn, bitidx;
5303         unsigned long flags = 0;
5304         unsigned long value = 1;
5305
5306         zone = page_zone(page);
5307         pfn = page_to_pfn(page);
5308         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5309         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5310
5311         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5312                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5313                         flags |= value;
5314
5315         return flags;
5316 }
5317
5318 /**
5319  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5320  * @page: The page within the block of interest
5321  * @start_bitidx: The first bit of interest
5322  * @end_bitidx: The last bit of interest
5323  * @flags: The flags to set
5324  */
5325 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5326                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5327 {
5328         struct zone *zone;
5329         unsigned long *bitmap;
5330         unsigned long pfn, bitidx;
5331         unsigned long value = 1;
5332
5333         zone = page_zone(page);
5334         pfn = page_to_pfn(page);
5335         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5336         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5337         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5338         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5339
5340         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5341                 if (flags & value)
5342                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5343                 else
5344                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5345 }
5346
5347 /*
5348  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5349  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5350  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5351  */
5352
5353 static int
5354 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5355 {
5356         unsigned long pfn, iter, found;
5357         /*
5358          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5359          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5360          */
5361         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5362                 return true;
5363
5364         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5365                 return true;
5366
5367         pfn = page_to_pfn(page);
5368         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5369                 unsigned long check = pfn + iter;
5370
5371                 if (!pfn_valid_within(check)) {
5372                         iter++;
5373                         continue;
5374                 }
5375                 page = pfn_to_page(check);
5376                 if (!page_count(page)) {
5377                         if (PageBuddy(page))
5378                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5379                         continue;
5380                 }
5381                 if (!PageLRU(page))
5382                         found++;
5383                 /*
5384                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5385                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5386                  * and it still to be fixed.
5387                  */
5388                 /*
5389                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5390                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5391                  *
5392                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5393                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5394                  * page at boot.
5395                  */
5396                 if (found > count)
5397                         return false;
5398         }
5399         return true;
5400 }
5401
5402 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5403 {
5404         struct zone *zone = page_zone(page);
5405         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5406 }
5407
5408 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5409 {
5410         struct zone *zone;
5411         unsigned long flags, pfn;
5412         struct memory_isolate_notify arg;
5413         int notifier_ret;
5414         int ret = -EBUSY;
5415         int zone_idx;
5416
5417         zone = page_zone(page);
5418         zone_idx = zone_idx(zone);
5419
5420         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5421
5422         pfn = page_to_pfn(page);
5423         arg.start_pfn = pfn;
5424         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5425         arg.pages_found = 0;
5426
5427         /*
5428          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5429          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5430          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5431          * number of pages in a range that are held by the balloon
5432          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5433          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5434          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5435          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5436          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5437          */
5438         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5439         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5440         if (notifier_ret)
5441                 goto out;
5442         /*
5443          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5444          * We just check MOVABLE pages.
5445          */
5446         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5447                 ret = 0;
5448
5449         /*
5450          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5451          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5452          */
5453
5454 out:
5455         if (!ret) {
5456                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5457                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5458         }
5459
5460         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5461         if (!ret)
5462                 drain_all_pages();
5463         return ret;
5464 }
5465
5466 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5467 {
5468         struct zone *zone;
5469         unsigned long flags;
5470         zone = page_zone(page);
5471         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5472         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5473                 goto out;
5474         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5475         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5476 out:
5477         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5478 }
5479
5480 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5481 /*
5482  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5483  */
5484 void
5485 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5486 {
5487         struct page *page;
5488         struct zone *zone;
5489         int order, i;
5490         unsigned long pfn;
5491         unsigned long flags;
5492         /* find the first valid pfn */
5493         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5494                 if (pfn_valid(pfn))
5495                         break;
5496         if (pfn == end_pfn)
5497                 return;
5498         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5499         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5500         pfn = start_pfn;
5501         while (pfn < end_pfn) {
5502                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5503                         pfn++;
5504                         continue;
5505                 }
5506                 page = pfn_to_page(pfn);
5507                 BUG_ON(page_count(page));
5508                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5509                 order = page_order(page);
5510 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5511                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5512                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5513 #endif
5514                 list_del(&page->lru);
5515                 rmv_page_order(page);
5516                 zone->free_area[order].nr_free--;
5517                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5518                                       - (1UL << order));
5519                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5520                         SetPageReserved((page+i));
5521                 pfn += (1 << order);
5522         }
5523         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5524 }
5525 #endif
5526
5527 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5528 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5529 {
5530         struct zone *zone = page_zone(page);
5531         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5532         unsigned long flags;
5533         int order;
5534
5535         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5536         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5537                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5538
5539                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5540                         break;
5541         }
5542         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5543
5544         return order < MAX_ORDER;
5545 }
5546 #endif
5547
5548 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5549         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5550         {1UL << PG_error,               "error"         },
5551         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5552         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5553         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5554         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5555         {1UL << PG_active,              "active"        },
5556         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5557         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5558         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5559         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5560         {1UL << PG_private,             "private"       },
5561         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5562         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5563 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5564         {1UL << PG_head,                "head"          },
5565         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5566 #else
5567         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5568 #endif
5569         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5570         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5571         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5572         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5573         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5574 #ifdef CONFIG_MMU
5575         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5576 #endif
5577 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5578         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5579 #endif
5580 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5581         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5582 #endif
5583         {-1UL,                          NULL            },
5584 };
5585
5586 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5587 {
5588         const char *delim = "";
5589         unsigned long mask;
5590         int i;
5591
5592         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5593
5594         /* remove zone id */
5595         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5596
5597         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5598
5599                 mask = pageflag_names[i].mask;
5600                 if ((flags & mask) != mask)
5601                         continue;
5602
5603                 flags &= ~mask;
5604                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5605                 delim = "|";
5606         }
5607
5608         /* check for left over flags */
5609         if (flags)
5610                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5611
5612         printk(")\n");
5613 }
5614
5615 void dump_page(struct page *page)
5616 {
5617         printk(KERN_ALERT
5618                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5619                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5620                 page->mapping, page->index);
5621         dump_page_flags(page->flags);
5622 }