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