mm: compaction: direct compact when a high-order allocation 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)
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                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1789                         return page;
1790                 }
1791
1792                 /*
1793                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1794                  * The most likely reason is that pages exist,
1795                  * but not enough to satisfy watermarks.
1796                  */
1797                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1798
1799                 cond_resched();
1800         }
1801
1802         return NULL;
1803 }
1804 #else
1805 static inline struct page *
1806 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1807         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1808         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1809         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1810 {
1811         return NULL;
1812 }
1813 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1814
1815 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1816 static inline struct page *
1817 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1818         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1819         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1820         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1821 {
1822         struct page *page = NULL;
1823         struct reclaim_state reclaim_state;
1824         struct task_struct *p = current;
1825
1826         cond_resched();
1827
1828         /* We now go into synchronous reclaim */
1829         cpuset_memory_pressure_bump();
1830         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1831         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1832         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1833         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1834
1835         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1836
1837         p->reclaim_state = NULL;
1838         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1839         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1840
1841         cond_resched();
1842
1843         if (order != 0)
1844                 drain_all_pages();
1845
1846         if (likely(*did_some_progress))
1847                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1848                                         zonelist, high_zoneidx,
1849                                         alloc_flags, preferred_zone,
1850                                         migratetype);
1851         return page;
1852 }
1853
1854 /*
1855  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1856  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1857  */
1858 static inline struct page *
1859 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1860         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1861         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1862         int migratetype)
1863 {
1864         struct page *page;
1865
1866         do {
1867                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1868                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1869                         preferred_zone, migratetype);
1870
1871                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1872                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1873         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1874
1875         return page;
1876 }
1877
1878 static inline
1879 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1880                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1881 {
1882         struct zoneref *z;
1883         struct zone *zone;
1884
1885         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1886                 wakeup_kswapd(zone, order);
1887 }
1888
1889 static inline int
1890 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1891 {
1892         struct task_struct *p = current;
1893         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1894         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1895
1896         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1897         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1898
1899         /*
1900          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1901          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1902          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1903          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1904          */
1905         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1906
1907         if (!wait) {
1908                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1909                 /*
1910                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1911                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1912                  */
1913                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1914         } else if (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt())
1915                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1916
1917         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1918                 if (!in_interrupt() &&
1919                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1920                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1921                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1922         }
1923
1924         return alloc_flags;
1925 }
1926
1927 static inline struct page *
1928 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1929         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1930         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1931         int migratetype)
1932 {
1933         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1934         struct page *page = NULL;
1935         int alloc_flags;
1936         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1937         unsigned long did_some_progress;
1938         struct task_struct *p = current;
1939
1940         /*
1941          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1942          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1943          * be using allocators in order of preference for an area that is
1944          * too large.
1945          */
1946         if (order >= MAX_ORDER) {
1947                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1948                 return NULL;
1949         }
1950
1951         /*
1952          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1953          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1954          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1955          * using a larger set of nodes after it has established that the
1956          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1957          * over allocated.
1958          */
1959         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1960                 goto nopage;
1961
1962 restart:
1963         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1964
1965         /*
1966          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1967          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1968          * to how we want to proceed.
1969          */
1970         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1971
1972         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1973         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1974                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1975                         preferred_zone, migratetype);
1976         if (page)
1977                 goto got_pg;
1978
1979 rebalance:
1980         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1981         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1982                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1983                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1984                                 preferred_zone, migratetype);
1985                 if (page)
1986                         goto got_pg;
1987         }
1988
1989         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1990         if (!wait)
1991                 goto nopage;
1992
1993         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1994         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1995                 goto nopage;
1996
1997         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
1998         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1999                 goto nopage;
2000
2001         /* Try direct compaction */
2002         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2003                                         zonelist, high_zoneidx,
2004                                         nodemask,
2005                                         alloc_flags, preferred_zone,
2006                                         migratetype, &did_some_progress);
2007         if (page)
2008                 goto got_pg;
2009
2010         /* Try direct reclaim and then allocating */
2011         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2012                                         zonelist, high_zoneidx,
2013                                         nodemask,
2014                                         alloc_flags, preferred_zone,
2015                                         migratetype, &did_some_progress);
2016         if (page)
2017                 goto got_pg;
2018
2019         /*
2020          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2021          * running out of options and have to consider going OOM
2022          */
2023         if (!did_some_progress) {
2024                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2025                         if (oom_killer_disabled)
2026                                 goto nopage;
2027                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2028                                         zonelist, high_zoneidx,
2029                                         nodemask, preferred_zone,
2030                                         migratetype);
2031                         if (page)
2032                                 goto got_pg;
2033
2034                         /*
2035                          * The OOM killer does not trigger for high-order
2036                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
2037                          * made, there are no other options and retrying is
2038                          * unlikely to help.
2039                          */
2040                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2041                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2042                                 goto nopage;
2043
2044                         goto restart;
2045                 }
2046         }
2047
2048         /* Check if we should retry the allocation */
2049         pages_reclaimed += did_some_progress;
2050         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2051                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2052                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2053                 goto rebalance;
2054         }
2055
2056 nopage:
2057         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2058                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
2059                         " order:%d, mode:0x%x\n",
2060                         p->comm, order, gfp_mask);
2061                 dump_stack();
2062                 show_mem();
2063         }
2064         return page;
2065 got_pg:
2066         if (kmemcheck_enabled)
2067                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2068         return page;
2069
2070 }
2071
2072 /*
2073  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2074  */
2075 struct page *
2076 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2077                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2078 {
2079         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2080         struct zone *preferred_zone;
2081         struct page *page;
2082         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2083
2084         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2085
2086         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2087
2088         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2089
2090         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2091                 return NULL;
2092
2093         /*
2094          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2095          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2096          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2097          */
2098         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2099                 return NULL;
2100
2101         get_mems_allowed();
2102         /* The preferred zone is used for statistics later */
2103         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
2104         if (!preferred_zone) {
2105                 put_mems_allowed();
2106                 return NULL;
2107         }
2108
2109         /* First allocation attempt */
2110         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2111                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2112                         preferred_zone, migratetype);
2113         if (unlikely(!page))
2114                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2115                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2116                                 preferred_zone, migratetype);
2117         put_mems_allowed();
2118
2119         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2120         return page;
2121 }
2122 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2123
2124 /*
2125  * Common helper functions.
2126  */
2127 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2128 {
2129         struct page *page;
2130
2131         /*
2132          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2133          * a highmem page
2134          */
2135         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2136
2137         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2138         if (!page)
2139                 return 0;
2140         return (unsigned long) page_address(page);
2141 }
2142 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2143
2144 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2145 {
2146         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2147 }
2148 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2149
2150 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2151 {
2152         int i = pagevec_count(pvec);
2153
2154         while (--i >= 0) {
2155                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2156                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2157         }
2158 }
2159
2160 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2161 {
2162         if (put_page_testzero(page)) {
2163                 if (order == 0)
2164                         free_hot_cold_page(page, 0);
2165                 else
2166                         __free_pages_ok(page, order);
2167         }
2168 }
2169
2170 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2171
2172 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2173 {
2174         if (addr != 0) {
2175                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2176                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2177         }
2178 }
2179
2180 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2181
2182 /**
2183  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2184  * @size: the number of bytes to allocate
2185  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2186  *
2187  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2188  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2189  * allocate memory in power-of-two pages.
2190  *
2191  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2192  *
2193  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2194  */
2195 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2196 {
2197         unsigned int order = get_order(size);
2198         unsigned long addr;
2199
2200         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2201         if (addr) {
2202                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2203                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2204
2205                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2206                 while (used < alloc_end) {
2207                         free_page(used);
2208                         used += PAGE_SIZE;
2209                 }
2210         }
2211
2212         return (void *)addr;
2213 }
2214 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2215
2216 /**
2217  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2218  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2219  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2220  *
2221  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2222  */
2223 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2224 {
2225         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2226         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2227
2228         while (addr < end) {
2229                 free_page(addr);
2230                 addr += PAGE_SIZE;
2231         }
2232 }
2233 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2234
2235 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2236 {
2237         struct zoneref *z;
2238         struct zone *zone;
2239
2240         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2241         unsigned int sum = 0;
2242
2243         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2244
2245         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2246                 unsigned long size = zone->present_pages;
2247                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2248                 if (size > high)
2249                         sum += size - high;
2250         }
2251
2252         return sum;
2253 }
2254
2255 /*
2256  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2257  */
2258 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2259 {
2260         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2261 }
2262 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2263
2264 /*
2265  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2266  */
2267 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2268 {
2269         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2270 }
2271
2272 static inline void show_node(struct zone *zone)
2273 {
2274         if (NUMA_BUILD)
2275                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2276 }
2277
2278 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2279 {
2280         val->totalram = totalram_pages;
2281         val->sharedram = 0;
2282         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2283         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2284         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2285         val->freehigh = nr_free_highpages();
2286         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2287 }
2288
2289 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2290
2291 #ifdef CONFIG_NUMA
2292 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2293 {
2294         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2295
2296         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2297         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2298 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2299         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2300         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2301                         NR_FREE_PAGES);
2302 #else
2303         val->totalhigh = 0;
2304         val->freehigh = 0;
2305 #endif
2306         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2307 }
2308 #endif
2309
2310 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2311
2312 /*
2313  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2314  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2315  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2316  */
2317 void show_free_areas(void)
2318 {
2319         int cpu;
2320         struct zone *zone;
2321
2322         for_each_populated_zone(zone) {
2323                 show_node(zone);
2324                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2325
2326                 for_each_online_cpu(cpu) {
2327                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2328
2329                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2330
2331                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2332                                cpu, pageset->pcp.high,
2333                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2334                 }
2335         }
2336
2337         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2338                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2339                 " unevictable:%lu"
2340                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2341                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2342                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2343                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2344                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2345                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2346                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2347                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2348                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2349                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2350                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2351                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2352                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2353                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2354                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2355                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2356                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2357                 global_page_state(NR_SHMEM),
2358                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2359                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2360
2361         for_each_populated_zone(zone) {
2362                 int i;
2363
2364                 show_node(zone);
2365                 printk("%s"
2366                         " free:%lukB"
2367                         " min:%lukB"
2368                         " low:%lukB"
2369                         " high:%lukB"
2370                         " active_anon:%lukB"
2371                         " inactive_anon:%lukB"
2372                         " active_file:%lukB"
2373                         " inactive_file:%lukB"
2374                         " unevictable:%lukB"
2375                         " isolated(anon):%lukB"
2376                         " isolated(file):%lukB"
2377                         " present:%lukB"
2378                         " mlocked:%lukB"
2379                         " dirty:%lukB"
2380                         " writeback:%lukB"
2381                         " mapped:%lukB"
2382                         " shmem:%lukB"
2383                         " slab_reclaimable:%lukB"
2384                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2385                         " kernel_stack:%lukB"
2386                         " pagetables:%lukB"
2387                         " unstable:%lukB"
2388                         " bounce:%lukB"
2389                         " writeback_tmp:%lukB"
2390                         " pages_scanned:%lu"
2391                         " all_unreclaimable? %s"
2392                         "\n",
2393                         zone->name,
2394                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2395                         K(min_wmark_pages(zone)),
2396                         K(low_wmark_pages(zone)),
2397                         K(high_wmark_pages(zone)),
2398                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2399                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2400                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2401                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2402                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2403                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2404                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2405                         K(zone->present_pages),
2406                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2407                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2408                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2409                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2410                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2411                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2412                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2413                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2414                                 THREAD_SIZE / 1024,
2415                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2416                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2417                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2418                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2419                         zone->pages_scanned,
2420                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2421                         );
2422                 printk("lowmem_reserve[]:");
2423                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2424                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2425                 printk("\n");
2426         }
2427
2428         for_each_populated_zone(zone) {
2429                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2430
2431                 show_node(zone);
2432                 printk("%s: ", zone->name);
2433
2434                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2435                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2436                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2437                         total += nr[order] << order;
2438                 }
2439                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2440                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2441                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2442                 printk("= %lukB\n", K(total));
2443         }
2444
2445         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2446
2447         show_swap_cache_info();
2448 }
2449
2450 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2451 {
2452         zoneref->zone = zone;
2453         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2454 }
2455
2456 /*
2457  * Builds allocation fallback zone lists.
2458  *
2459  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2460  */
2461 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2462                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2463 {
2464         struct zone *zone;
2465
2466         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2467         zone_type++;
2468
2469         do {
2470                 zone_type--;
2471                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2472                 if (populated_zone(zone)) {
2473                         zoneref_set_zone(zone,
2474                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2475                         check_highest_zone(zone_type);
2476                 }
2477
2478         } while (zone_type);
2479         return nr_zones;
2480 }
2481
2482
2483 /*
2484  *  zonelist_order:
2485  *  0 = automatic detection of better ordering.
2486  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2487  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2488  *
2489  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2490  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2491  */
2492 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2493 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2494 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2495
2496 /* zonelist order in the kernel.
2497  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2498  */
2499 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2500 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2501
2502
2503 #ifdef CONFIG_NUMA
2504 /* The value user specified ....changed by config */
2505 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2506 /* string for sysctl */
2507 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2508 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2509
2510 /*
2511  * interface for configure zonelist ordering.
2512  * command line option "numa_zonelist_order"
2513  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2514  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2515  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2516  */
2517
2518 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2519 {
2520         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2521                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2522         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2523                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2524         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2525                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2526         } else {
2527                 printk(KERN_WARNING
2528                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2529                         "%s\n", s);
2530                 return -EINVAL;
2531         }
2532         return 0;
2533 }
2534
2535 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2536 {
2537         if (s)
2538                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2539         return 0;
2540 }
2541 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2542
2543 /*
2544  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2545  */
2546 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2547                 void __user *buffer, size_t *length,
2548                 loff_t *ppos)
2549 {
2550         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2551         int ret;
2552         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2553
2554         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2555         if (write)
2556                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2557         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2558         if (ret)
2559                 goto out;
2560         if (write) {
2561                 int oldval = user_zonelist_order;
2562                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2563                         /*
2564                          * bogus value.  restore saved string
2565                          */
2566                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2567                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2568                         user_zonelist_order = oldval;
2569                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2570                         build_all_zonelists();
2571         }
2572 out:
2573         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2574         return ret;
2575 }
2576
2577
2578 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2579 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2580
2581 /**
2582  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2583  * @node: node whose fallback list we're appending
2584  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2585  *
2586  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2587  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2588  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2589  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2590  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2591  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2592  * on them otherwise.
2593  * It returns -1 if no node is found.
2594  */
2595 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2596 {
2597         int n, val;
2598         int min_val = INT_MAX;
2599         int best_node = -1;
2600         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2601
2602         /* Use the local node if we haven't already */
2603         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2604                 node_set(node, *used_node_mask);
2605                 return node;
2606         }
2607
2608         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2609
2610                 /* Don't want a node to appear more than once */
2611                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2612                         continue;
2613
2614                 /* Use the distance array to find the distance */
2615                 val = node_distance(node, n);
2616
2617                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2618                 val += (n < node);
2619
2620                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2621                 tmp = cpumask_of_node(n);
2622                 if (!cpumask_empty(tmp))
2623                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2624
2625                 /* Slight preference for less loaded node */
2626                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2627                 val += node_load[n];
2628
2629                 if (val < min_val) {
2630                         min_val = val;
2631                         best_node = n;
2632                 }
2633         }
2634
2635         if (best_node >= 0)
2636                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2637
2638         return best_node;
2639 }
2640
2641
2642 /*
2643  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2644  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2645  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2646  */
2647 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2648 {
2649         int j;
2650         struct zonelist *zonelist;
2651
2652         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2653         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2654                 ;
2655         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2656                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2657         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2658         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2659 }
2660
2661 /*
2662  * Build gfp_thisnode zonelists
2663  */
2664 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2665 {
2666         int j;
2667         struct zonelist *zonelist;
2668
2669         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2670         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2671         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2672         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2673 }
2674
2675 /*
2676  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2677  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2678  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2679  * may still exist in local DMA zone.
2680  */
2681 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2682
2683 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2684 {
2685         int pos, j, node;
2686         int zone_type;          /* needs to be signed */
2687         struct zone *z;
2688         struct zonelist *zonelist;
2689
2690         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2691         pos = 0;
2692         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2693                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2694                         node = node_order[j];
2695                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2696                         if (populated_zone(z)) {
2697                                 zoneref_set_zone(z,
2698                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2699                                 check_highest_zone(zone_type);
2700                         }
2701                 }
2702         }
2703         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2704         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2705 }
2706
2707 static int default_zonelist_order(void)
2708 {
2709         int nid, zone_type;
2710         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2711         struct zone *z;
2712         int average_size;
2713         /*
2714          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2715          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2716          * into OOM very easily.
2717          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2718          */
2719         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2720         low_kmem_size = 0;
2721         total_size = 0;
2722         for_each_online_node(nid) {
2723                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2724                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2725                         if (populated_zone(z)) {
2726                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2727                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2728                                 total_size += z->present_pages;
2729                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2730                                 /*
2731                                  * If any node has only lowmem, then node order
2732                                  * is preferred to allow kernel allocations
2733                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2734                                  * on other nodes when there is an abundance of
2735                                  * lowmem available to allocate from.
2736                                  */
2737                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2738                         }
2739                 }
2740         }
2741         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2742             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2743                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2744         /*
2745          * look into each node's config.
2746          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2747          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2748          */
2749         average_size = total_size /
2750                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2751         for_each_online_node(nid) {
2752                 low_kmem_size = 0;
2753                 total_size = 0;
2754                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2755                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2756                         if (populated_zone(z)) {
2757                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2758                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2759                                 total_size += z->present_pages;
2760                         }
2761                 }
2762                 if (low_kmem_size &&
2763                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2764                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2765                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2766         }
2767         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2768 }
2769
2770 static void set_zonelist_order(void)
2771 {
2772         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2773                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2774         else
2775                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2776 }
2777
2778 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2779 {
2780         int j, node, load;
2781         enum zone_type i;
2782         nodemask_t used_mask;
2783         int local_node, prev_node;
2784         struct zonelist *zonelist;
2785         int order = current_zonelist_order;
2786
2787         /* initialize zonelists */
2788         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2789                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2790                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2791                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2792         }
2793
2794         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2795         local_node = pgdat->node_id;
2796         load = nr_online_nodes;
2797         prev_node = local_node;
2798         nodes_clear(used_mask);
2799
2800         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2801         j = 0;
2802
2803         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2804                 int distance = node_distance(local_node, node);
2805
2806                 /*
2807                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2808                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2809                  */
2810                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2811                         zone_reclaim_mode = 1;
2812
2813                 /*
2814                  * We don't want to pressure a particular node.
2815                  * So adding penalty to the first node in same
2816                  * distance group to make it round-robin.
2817                  */
2818                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2819                         node_load[node] = load;
2820
2821                 prev_node = node;
2822                 load--;
2823                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2824                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2825                 else
2826                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2827         }
2828
2829         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2830                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2831                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2832         }
2833
2834         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2835 }
2836
2837 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2838 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2839 {
2840         struct zonelist *zonelist;
2841         struct zonelist_cache *zlc;
2842         struct zoneref *z;
2843
2844         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2845         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2846         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2847         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2848                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2849 }
2850
2851
2852 #else   /* CONFIG_NUMA */
2853
2854 static void set_zonelist_order(void)
2855 {
2856         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2857 }
2858
2859 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2860 {
2861         int node, local_node;
2862         enum zone_type j;
2863         struct zonelist *zonelist;
2864
2865         local_node = pgdat->node_id;
2866
2867         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2868         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2869
2870         /*
2871          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2872          * of all the other nodes.
2873          * We don't want to pressure a particular node, so when
2874          * building the zones for node N, we make sure that the
2875          * zones coming right after the local ones are those from
2876          * node N+1 (modulo N)
2877          */
2878         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2879                 if (!node_online(node))
2880                         continue;
2881                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2882                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2883         }
2884         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2885                 if (!node_online(node))
2886                         continue;
2887                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2888                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2889         }
2890
2891         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2892         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2893 }
2894
2895 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2896 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2897 {
2898         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2899 }
2900
2901 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2902
2903 /*
2904  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2905  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2906  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2907  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2908  * with interrupts disabled.
2909  *
2910  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2911  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2912  * hotplugged processors.
2913  *
2914  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2915  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2916  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2917  */
2918 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
2919 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
2920
2921 /* return values int ....just for stop_machine() */
2922 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2923 {
2924         int nid;
2925         int cpu;
2926
2927 #ifdef CONFIG_NUMA
2928         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2929 #endif
2930         for_each_online_node(nid) {
2931                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2932
2933                 build_zonelists(pgdat);
2934                 build_zonelist_cache(pgdat);
2935         }
2936
2937         /*
2938          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
2939          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
2940          * each zone will be allocated later when the per cpu
2941          * allocator is available.
2942          *
2943          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
2944          * cpus if the system is already booted because the pagesets
2945          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
2946          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
2947          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
2948          * (a chicken-egg dilemma).
2949          */
2950         for_each_possible_cpu(cpu)
2951                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
2952
2953         return 0;
2954 }
2955
2956 void build_all_zonelists(void)
2957 {
2958         set_zonelist_order();
2959
2960         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2961                 __build_all_zonelists(NULL);
2962                 mminit_verify_zonelist();
2963                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2964         } else {
2965                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2966                    of zonelist */
2967                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2968                 /* cpuset refresh routine should be here */
2969         }
2970         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2971         /*
2972          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2973          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2974          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2975          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2976          * disabled and enable it later
2977          */
2978         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2979                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2980         else
2981                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2982
2983         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2984                 "Total pages: %ld\n",
2985                         nr_online_nodes,
2986                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2987                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2988                         vm_total_pages);
2989 #ifdef CONFIG_NUMA
2990         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2991 #endif
2992 }
2993
2994 /*
2995  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2996  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2997  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2998  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2999  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3000  * conservative, even though it seems large.
3001  *
3002  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3003  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3004  */
3005 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3006
3007 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3008 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3009 {
3010         unsigned long size = 1;
3011
3012         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3013
3014         while (size < pages)
3015                 size <<= 1;
3016
3017         /*
3018          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3019          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3020          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3021          */
3022         size = min(size, 4096UL);
3023
3024         return max(size, 4UL);
3025 }
3026 #else
3027 /*
3028  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3029  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3030  *
3031  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3032  *
3033  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3034  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3035  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3036  *
3037  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3038  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3039  *
3040  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3041  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3042  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3043  */
3044 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3045 {
3046         return 4096UL;
3047 }
3048 #endif
3049
3050 /*
3051  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3052  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3053  * hash function before the remainder is taken.
3054  */
3055 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3056 {
3057         return ffz(~size);
3058 }
3059
3060 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3061
3062 /*
3063  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3064  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3065  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3066  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3067  * blocks as reclaim kicks in
3068  */
3069 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3070 {
3071         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3072         struct page *page;
3073         unsigned long block_migratetype;
3074         int reserve;
3075
3076         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3077         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3078         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3079         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3080                                                         pageblock_order;
3081
3082         /*
3083          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3084          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3085          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3086          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3087          * future allocation of hugepages at runtime.
3088          */
3089         reserve = min(2, reserve);
3090
3091         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3092                 if (!pfn_valid(pfn))
3093                         continue;
3094                 page = pfn_to_page(pfn);
3095
3096                 /* Watch out for overlapping nodes */
3097                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3098                         continue;
3099
3100                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3101                 if (PageReserved(page))
3102                         continue;
3103
3104                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3105
3106                 /* If this block is reserved, account for it */
3107                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3108                         reserve--;
3109                         continue;
3110                 }
3111
3112                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3113                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3114                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3115                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3116                         reserve--;
3117                         continue;
3118                 }
3119
3120                 /*
3121                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3122                  * take it back
3123                  */
3124                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3125                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3126                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3127                 }
3128         }
3129 }
3130
3131 /*
3132  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3133  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3134  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3135  */
3136 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3137                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3138 {
3139         struct page *page;
3140         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3141         unsigned long pfn;
3142         struct zone *z;
3143
3144         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3145                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3146
3147         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3148         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3149                 /*
3150                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3151                  * handed to this function.  They do not
3152                  * exist on hotplugged memory.
3153                  */
3154                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3155                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3156                                 continue;
3157                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3158                                 continue;
3159                 }
3160                 page = pfn_to_page(pfn);
3161                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3162                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3163                 init_page_count(page);
3164                 reset_page_mapcount(page);
3165                 SetPageReserved(page);
3166                 /*
3167                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3168                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3169                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3170                  * the address space during boot when many long-lived
3171                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3172                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3173                  * setup_zone_migrate_reserve()
3174                  *
3175                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3176                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3177                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3178                  * pfn out of zone.
3179                  */
3180                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3181                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3182                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3183                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3184
3185                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3186 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3187                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3188                 if (!is_highmem_idx(zone))
3189                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3190 #endif
3191         }
3192 }
3193
3194 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3195 {
3196         int order, t;
3197         for_each_migratetype_order(order, t) {
3198                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3199                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3200         }
3201 }
3202
3203 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3204 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3205         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3206 #endif
3207
3208 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3209 {
3210 #ifdef CONFIG_MMU
3211         int batch;
3212
3213         /*
3214          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3215          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3216          *
3217          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3218          */
3219         batch = zone->present_pages / 1024;
3220         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3221                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3222         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3223         if (batch < 1)
3224                 batch = 1;
3225
3226         /*
3227          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3228          * of 2 value was found to be more likely to have
3229          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3230          *
3231          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3232          * batches of pages, one task can end up with a lot
3233          * of pages of one half of the possible page colors
3234          * and the other with pages of the other colors.
3235          */
3236         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3237
3238         return batch;
3239
3240 #else
3241         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3242          * conditions.
3243          *
3244          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3245          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3246          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3247          *
3248          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3249          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3250          * can be a significant delay between the individual batches being
3251          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3252          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3253          */
3254         return 0;
3255 #endif
3256 }
3257
3258 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3259 {
3260         struct per_cpu_pages *pcp;
3261         int migratetype;
3262
3263         memset(p, 0, sizeof(*p));
3264
3265         pcp = &p->pcp;
3266         pcp->count = 0;
3267         pcp->high = 6 * batch;
3268         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3269         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3270                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3271 }
3272
3273 /*
3274  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3275  * to the value high for the pageset p.
3276  */
3277
3278 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3279                                 unsigned long high)
3280 {
3281         struct per_cpu_pages *pcp;
3282
3283         pcp = &p->pcp;
3284         pcp->high = high;
3285         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3286         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3287                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3288 }
3289
3290 /*
3291  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3292  * Before this call only boot pagesets were available.
3293  * Boot pagesets will no longer be used by this processorr
3294  * after setup_per_cpu_pageset().
3295  */
3296 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3297 {
3298         struct zone *zone;
3299         int cpu;
3300
3301         for_each_populated_zone(zone) {
3302                 zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3303
3304                 for_each_possible_cpu(cpu) {
3305                         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3306
3307                         setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3308
3309                         if (percpu_pagelist_fraction)
3310                                 setup_pagelist_highmark(pcp,
3311                                         (zone->present_pages /
3312                                                 percpu_pagelist_fraction));
3313                 }
3314         }
3315 }
3316
3317 static noinline __init_refok
3318 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3319 {
3320         int i;
3321         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3322         size_t alloc_size;
3323
3324         /*
3325          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3326          * per zone.
3327          */
3328         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3329                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3330         zone->wait_table_bits =
3331                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3332         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3333                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3334
3335         if (!slab_is_available()) {
3336                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3337                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3338         } else {
3339                 /*
3340                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3341                  * via memory hot-add.
3342                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3343                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3344                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3345                  * node itself as well.
3346                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3347                  * necessary.
3348                  */
3349                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3350         }
3351         if (!zone->wait_table)
3352                 return -ENOMEM;
3353
3354         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3355                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3356
3357         return 0;
3358 }
3359
3360 static int __zone_pcp_update(void *data)
3361 {
3362         struct zone *zone = data;
3363         int cpu;
3364         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3365
3366         for_each_possible_cpu(cpu) {
3367                 struct per_cpu_pageset *pset;
3368                 struct per_cpu_pages *pcp;
3369
3370                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3371                 pcp = &pset->pcp;
3372
3373                 local_irq_save(flags);
3374                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3375                 setup_pageset(pset, batch);
3376                 local_irq_restore(flags);
3377         }
3378         return 0;
3379 }
3380
3381 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3382 {
3383         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3384 }
3385
3386 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3387 {
3388         /*
3389          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3390          * relies on the ability of the linker to provide the
3391          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3392          */
3393         zone->pageset = &boot_pageset;
3394
3395         if (zone->present_pages)
3396                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3397                         zone->name, zone->present_pages,
3398                                          zone_batchsize(zone));
3399 }
3400
3401 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3402                                         unsigned long zone_start_pfn,
3403                                         unsigned long size,
3404                                         enum memmap_context context)
3405 {
3406         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3407         int ret;
3408         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3409         if (ret)
3410                 return ret;
3411         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3412
3413         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3414
3415         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3416                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3417                         pgdat->node_id,
3418                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3419                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3420
3421         zone_init_free_lists(zone);
3422
3423         return 0;
3424 }
3425
3426 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3427 /*
3428  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3429  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3430  */
3431 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3432 {
3433         int i;
3434
3435         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3436                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3437                         return i;
3438
3439         return -1;
3440 }
3441
3442 /*
3443  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3444  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3445  */
3446 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3447 {
3448         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3449                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3450                         return index;
3451
3452         return -1;
3453 }
3454
3455 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3456 /*
3457  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3458  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3459  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3460  * alternative
3461  */
3462 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3463 {
3464         int i;
3465
3466         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3467                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3468                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3469
3470                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3471                         return early_node_map[i].nid;
3472         }
3473         /* This is a memory hole */
3474         return -1;
3475 }
3476 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3477
3478 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3479 {
3480         int nid;
3481
3482         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3483         if (nid >= 0)
3484                 return nid;
3485         /* just returns 0 */
3486         return 0;
3487 }
3488
3489 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3490 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3491 {
3492         int nid;
3493
3494         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3495         if (nid >= 0 && nid != node)
3496                 return false;
3497         return true;
3498 }
3499 #endif
3500
3501 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3502 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3503         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3504                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3505
3506 /**
3507  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3508  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3509  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3510  *
3511  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3512  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3513  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3514  */
3515 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3516                                                 unsigned long max_low_pfn)
3517 {
3518         int i;
3519
3520         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3521                 unsigned long size_pages = 0;
3522                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3523
3524                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3525                         continue;
3526
3527                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3528                         end_pfn = max_low_pfn;
3529
3530                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3531                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3532                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3533                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3534         }
3535 }
3536
3537 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3538                                    int nr_range, int nid)
3539 {
3540         int i;
3541         u64 start, end;
3542
3543         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3544         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3545                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3546                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3547                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3548         }
3549         return nr_range;
3550 }
3551
3552 #ifdef CONFIG_NO_BOOTMEM
3553 void * __init __alloc_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3554                                         u64 goal, u64 limit)
3555 {
3556         int i;
3557         void *ptr;
3558
3559         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3560         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3561                 u64 addr;
3562                 u64 ei_start, ei_last;
3563
3564                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3565                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3566                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3567                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3568                 addr = find_early_area(ei_start, ei_last,
3569                                          goal, limit, size, align);
3570
3571                 if (addr == -1ULL)
3572                         continue;
3573
3574 #if 0
3575                 printk(KERN_DEBUG "alloc (nid=%d %llx - %llx) (%llx - %llx) %llx %llx => %llx\n",
3576                                 nid,
3577                                 ei_start, ei_last, goal, limit, size,
3578                                 align, addr);
3579 #endif
3580
3581                 ptr = phys_to_virt(addr);
3582                 memset(ptr, 0, size);
3583                 reserve_early_without_check(addr, addr + size, "BOOTMEM");
3584                 return ptr;
3585         }
3586
3587         return NULL;
3588 }
3589 #endif
3590
3591
3592 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3593 {
3594         int i;
3595         int ret;
3596
3597         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3598                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3599                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3600                 if (ret)
3601                         break;
3602         }
3603 }
3604 /**
3605  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3606  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3607  *
3608  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3609  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3610  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3611  */
3612 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3613 {
3614         int i;
3615
3616         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3617                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3618                                 early_node_map[i].start_pfn,
3619                                 early_node_map[i].end_pfn);
3620 }
3621
3622 /**
3623  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3624  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3625  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3626  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3627  *
3628  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3629  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3630  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3631  * PFNs will be 0.
3632  */
3633 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3634                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3635 {
3636         int i;
3637         *start_pfn = -1UL;
3638         *end_pfn = 0;
3639
3640         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3641                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3642                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3643         }
3644
3645         if (*start_pfn == -1UL)
3646                 *start_pfn = 0;
3647 }
3648
3649 /*
3650  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3651  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3652  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3653  */
3654 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3655 {
3656         int zone_index;
3657         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3658                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3659                         continue;
3660
3661                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3662                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3663                         break;
3664         }
3665
3666         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3667         movable_zone = zone_index;
3668 }
3669
3670 /*
3671  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3672  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3673  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3674  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3675  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3676  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3677  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3678  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3679  */
3680 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3681                                         unsigned long zone_type,
3682                                         unsigned long node_start_pfn,
3683                                         unsigned long node_end_pfn,
3684                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3685                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3686 {
3687         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3688         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3689                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3690                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3691                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3692                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3693                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3694
3695                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3696                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3697                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3698                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3699
3700                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3701                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3702                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3703         }
3704 }
3705
3706 /*
3707  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3708  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3709  */
3710 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3711                                         unsigned long zone_type,
3712                                         unsigned long *ignored)
3713 {
3714         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3715         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3716
3717         /* Get the start and end of the node and zone */
3718         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3719         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3720         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3721         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3722                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3723                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3724
3725         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3726         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3727                 return 0;
3728
3729         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3730         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3731         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3732
3733         /* Return the spanned pages */
3734         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3735 }
3736
3737 /*
3738  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3739  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3740  */
3741 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3742                                 unsigned long range_start_pfn,
3743                                 unsigned long range_end_pfn)
3744 {
3745         int i = 0;
3746         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3747         unsigned long start_pfn;
3748
3749         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3750         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3751         if (i == -1)
3752                 return 0;
3753
3754         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3755
3756         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3757         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3758                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3759
3760         /* Find all holes for the zone within the node */
3761         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3762
3763                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3764                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3765                         break;
3766
3767                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3768                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3769                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3770
3771                 /* Update the hole size cound and move on */
3772                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3773                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3774                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3775                 }
3776                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3777         }
3778
3779         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3780         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3781                 hole_pages += range_end_pfn -
3782                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3783
3784         return hole_pages;
3785 }
3786
3787 /**
3788  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3789  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3790  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3791  *
3792  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3793  */
3794 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3795                                                         unsigned long end_pfn)
3796 {
3797         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3798 }
3799
3800 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3801 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3802                                         unsigned long zone_type,
3803                                         unsigned long *ignored)
3804 {
3805         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3806         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3807
3808         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3809         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3810                                                         node_start_pfn);
3811         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3812                                                         node_end_pfn);
3813
3814         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3815                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3816                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3817         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3818 }
3819
3820 #else
3821 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3822                                         unsigned long zone_type,
3823                                         unsigned long *zones_size)
3824 {
3825         return zones_size[zone_type];
3826 }
3827
3828 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3829                                                 unsigned long zone_type,
3830                                                 unsigned long *zholes_size)
3831 {
3832         if (!zholes_size)
3833                 return 0;
3834
3835         return zholes_size[zone_type];
3836 }
3837
3838 #endif
3839
3840 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3841                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3842 {
3843         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3844         enum zone_type i;
3845
3846         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3847                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3848                                                                 zones_size);
3849         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3850
3851         realtotalpages = totalpages;
3852         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3853                 realtotalpages -=
3854                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3855                                                                 zholes_size);
3856         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3857         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3858                                                         realtotalpages);
3859 }
3860
3861 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3862 /*
3863  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3864  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3865  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3866  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3867  * bytes.
3868  */
3869 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
3870 {
3871         unsigned long usemapsize;
3872
3873         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
3874         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
3875         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
3876         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
3877
3878         return usemapsize / 8;
3879 }
3880
3881 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3882                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
3883 {
3884         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
3885         zone->pageblock_flags = NULL;
3886         if (usemapsize)
3887                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
3888 }
3889 #else
3890 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
3891                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
3892 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
3893
3894 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
3895
3896 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
3897 static inline int pageblock_default_order(void)
3898 {
3899         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
3900                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
3901
3902         return MAX_ORDER-1;
3903 }
3904
3905 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
3906 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
3907 {
3908         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
3909         if (pageblock_order)
3910                 return;
3911
3912         /*
3913          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
3914          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
3915          */
3916         pageblock_order = order;
3917 }
3918 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3919
3920 /*
3921  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
3922  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
3923  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
3924  * pageblock_order based on the kernel config
3925  */
3926 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
3927 {
3928         return MAX_ORDER-1;
3929 }
3930 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
3931
3932 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
3933
3934 /*
3935  * Set up the zone data structures:
3936  *   - mark all pages reserved
3937  *   - mark all memory queues empty
3938  *   - clear the memory bitmaps
3939  */
3940 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
3941                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3942 {
3943         enum zone_type j;
3944         int nid = pgdat->node_id;
3945         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
3946         int ret;
3947
3948         pgdat_resize_init(pgdat);
3949         pgdat->nr_zones = 0;
3950         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
3951         pgdat->kswapd_max_order = 0;
3952         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
3953         
3954         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
3955                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
3956                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
3957                 enum lru_list l;
3958
3959                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
3960                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
3961                                                                 zholes_size);
3962
3963                 /*
3964                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
3965                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
3966                  * and per-cpu initialisations
3967                  */
3968                 memmap_pages =
3969                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
3970                 if (realsize >= memmap_pages) {
3971                         realsize -= memmap_pages;
3972                         if (memmap_pages)
3973                                 printk(KERN_DEBUG
3974                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
3975                                        zone_names[j], memmap_pages);
3976                 } else
3977                         printk(KERN_WARNING
3978                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
3979                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
3980
3981                 /* Account for reserved pages */
3982                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
3983                         realsize -= dma_reserve;
3984                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
3985                                         zone_names[0], dma_reserve);
3986                 }
3987
3988                 if (!is_highmem_idx(j))
3989                         nr_kernel_pages += realsize;
3990                 nr_all_pages += realsize;
3991
3992                 zone->spanned_pages = size;
3993                 zone->present_pages = realsize;
3994 #ifdef CONFIG_NUMA
3995                 zone->node = nid;
3996                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
3997                                                 / 100;
3998                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
3999 #endif
4000                 zone->name = zone_names[j];
4001                 spin_lock_init(&zone->lock);
4002                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4003                 zone_seqlock_init(zone);
4004                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4005
4006                 zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
4007
4008                 zone_pcp_init(zone);
4009                 for_each_lru(l) {
4010                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4011                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4012                 }
4013                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4014                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4015                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4016                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4017                 zap_zone_vm_stats(zone);
4018                 zone->flags = 0;
4019                 if (!size)
4020                         continue;
4021
4022                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4023                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4024                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4025                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4026                 BUG_ON(ret);
4027                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4028                 zone_start_pfn += size;
4029         }
4030 }
4031
4032 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4033 {
4034         /* Skip empty nodes */
4035         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4036                 return;
4037
4038 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4039         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4040         if (!pgdat->node_mem_map) {
4041                 unsigned long size, start, end;
4042                 struct page *map;
4043
4044                 /*
4045                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4046                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4047                  * for the buddy allocator to function correctly.
4048                  */
4049                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4050                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4051                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4052                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4053                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4054                 if (!map)
4055                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
4056                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4057         }
4058 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4059         /*
4060          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4061          */
4062         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4063                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4064 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4065                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4066                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4067 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4068         }
4069 #endif
4070 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4071 }
4072
4073 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4074                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4075 {
4076         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4077
4078         pgdat->node_id = nid;
4079         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4080         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4081
4082         alloc_node_mem_map(pgdat);
4083 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4084         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4085                 nid, (unsigned long)pgdat,
4086                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4087 #endif
4088
4089         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4090 }
4091
4092 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4093
4094 #if MAX_NUMNODES > 1
4095 /*
4096  * Figure out the number of possible node ids.
4097  */
4098 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4099 {
4100         unsigned int node;
4101         unsigned int highest = 0;
4102
4103         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4104                 highest = node;
4105         nr_node_ids = highest + 1;
4106 }
4107 #else
4108 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4109 {
4110 }
4111 #endif
4112
4113 /**
4114  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4115  * @nid: The node ID the range resides on
4116  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4117  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4118  *
4119  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4120  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4121  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4122  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4123  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4124  */
4125 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4126                                                 unsigned long end_pfn)
4127 {
4128         int i;
4129
4130         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4131                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4132                         "%d entries of %d used\n",
4133                         nid, start_pfn, end_pfn,
4134                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4135
4136         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4137
4138         /* Merge with existing active regions if possible */
4139         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4140                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4141                         continue;
4142
4143                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4144                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4145                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4146                         return;
4147
4148                 /* Merge forward if suitable */
4149                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4150                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4151                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4152                         return;
4153                 }
4154
4155                 /* Merge backward if suitable */
4156                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4157                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4158                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4159                         return;
4160                 }
4161         }
4162
4163         /* Check that early_node_map is large enough */
4164         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4165                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4166                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4167                 return;
4168         }
4169
4170         early_node_map[i].nid = nid;
4171         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4172         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4173         nr_nodemap_entries = i + 1;
4174 }
4175
4176 /**
4177  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4178  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4179  * @start_pfn: The new PFN of the range
4180  * @end_pfn: The new PFN of the range
4181  *
4182  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4183  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4184  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4185  * range.
4186  */
4187 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4188                                 unsigned long end_pfn)
4189 {
4190         int i, j;
4191         int removed = 0;
4192
4193         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4194                           nid, start_pfn, end_pfn);
4195
4196         /* Find the old active region end and shrink */
4197         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4198                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4199                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4200                         /* clear it */
4201                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4202                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4203                         removed = 1;
4204                         continue;
4205                 }
4206                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4207                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4208                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4209                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4210                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4211                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4212                         continue;
4213                 }
4214                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4215                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4216                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4217                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4218                         continue;
4219                 }
4220         }
4221
4222         if (!removed)
4223                 return;
4224
4225         /* remove the blank ones */
4226         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4227                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4228                         continue;
4229                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4230                         continue;
4231                 /* we found it, get rid of it */
4232                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4233                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4234                                 sizeof(early_node_map[j]));
4235                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4236                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4237                 nr_nodemap_entries--;
4238         }
4239 }
4240
4241 /**
4242  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4243  *
4244  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4245  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4246  * all currently registered regions.
4247  */
4248 void __init remove_all_active_ranges(void)
4249 {
4250         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4251         nr_nodemap_entries = 0;
4252 }
4253
4254 /* Compare two active node_active_regions */
4255 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4256 {
4257         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4258         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4259
4260         /* Done this way to avoid overflows */
4261         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4262                 return 1;
4263         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4264                 return -1;
4265
4266         return 0;
4267 }
4268
4269 /* sort the node_map by start_pfn */
4270 void __init sort_node_map(void)
4271 {
4272         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4273                         sizeof(struct node_active_region),
4274                         cmp_node_active_region, NULL);
4275 }
4276
4277 /* Find the lowest pfn for a node */
4278 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4279 {
4280         int i;
4281         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4282
4283         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4284         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4285                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4286
4287         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4288                 printk(KERN_WARNING
4289                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4290                 return 0;
4291         }
4292
4293         return min_pfn;
4294 }
4295
4296 /**
4297  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4298  *
4299  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4300  * add_active_range().
4301  */
4302 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4303 {
4304         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4305 }
4306
4307 /*
4308  * early_calculate_totalpages()
4309  * Sum pages in active regions for movable zone.
4310  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4311  */
4312 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4313 {
4314         int i;
4315         unsigned long totalpages = 0;
4316
4317         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4318                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4319                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4320                 totalpages += pages;
4321                 if (pages)
4322                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4323         }
4324         return totalpages;
4325 }
4326
4327 /*
4328  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4329  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4330  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4331  * others
4332  */
4333 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4334 {
4335         int i, nid;
4336         unsigned long usable_startpfn;
4337         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4338         /* save the state before borrow the nodemask */
4339         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4340         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4341         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4342
4343         /*
4344          * If movablecore was specified, calculate what size of
4345          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4346          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4347          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4348          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4349          * what movablecore would have allowed.
4350          */
4351         if (required_movablecore) {
4352                 unsigned long corepages;
4353
4354                 /*
4355                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4356                  * was requested by the user
4357                  */
4358                 required_movablecore =
4359                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4360                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4361
4362                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4363         }
4364
4365         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4366         if (!required_kernelcore)
4367                 goto out;
4368
4369         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4370         find_usable_zone_for_movable();
4371         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4372
4373 restart:
4374         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4375         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4376         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4377                 /*
4378                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4379                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4380                  * amount of memory for the kernel
4381                  */
4382                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4383                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4384
4385                 /*
4386                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4387                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4388                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4389                  */
4390                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4391
4392                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4393                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4394                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4395                         unsigned long size_pages;
4396
4397                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4398                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4399                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4400                         if (start_pfn >= end_pfn)
4401                                 continue;
4402
4403                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4404                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4405                                 unsigned long kernel_pages;
4406                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4407                                                                 - start_pfn;
4408
4409                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4410                                                         kernelcore_remaining);
4411                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4412                                                         required_kernelcore);
4413
4414                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4415                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4416
4417                                         /*
4418                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4419                                          * that if we have to rebalance
4420                                          * kernelcore across nodes, we will
4421                                          * not double account here
4422                                          */
4423                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4424                                         continue;
4425                                 }
4426                                 start_pfn = usable_startpfn;
4427                         }
4428
4429                         /*
4430                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4431                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4432                          * number of pages used as kernelcore
4433                          */
4434                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4435                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4436                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4437                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4438
4439                         /*
4440                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4441                          * break if the kernelcore for this node has been
4442                          * satisified
4443                          */
4444                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4445                                                                 size_pages);
4446                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4447                         if (!kernelcore_remaining)
4448                                 break;
4449                 }
4450         }
4451
4452         /*
4453          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4454          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4455          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4456          * satisified
4457          */
4458         usable_nodes--;
4459         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4460                 goto restart;
4461
4462         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4463         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4464                 zone_movable_pfn[nid] =
4465                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4466
4467 out:
4468         /* restore the node_state */
4469         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4470 }
4471
4472 /* Any regular memory on that node ? */
4473 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4474 {
4475 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4476         enum zone_type zone_type;
4477
4478         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4479                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4480                 if (zone->present_pages)
4481                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4482         }
4483 #endif
4484 }
4485
4486 /**
4487  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4488  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4489  *
4490  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4491  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4492  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4493  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4494  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4495  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4496  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4497  * at arch_max_dma_pfn.
4498  */
4499 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4500 {
4501         unsigned long nid;
4502         int i;
4503
4504         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4505         sort_node_map();
4506
4507         /* Record where the zone boundaries are */
4508         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4509                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4510         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4511                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4512         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4513         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4514         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4515                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4516                         continue;
4517                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4518                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4519                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4520                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4521         }
4522         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4523         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4524
4525         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4526         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4527         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4528
4529         /* Print out the zone ranges */
4530         printk("Zone PFN ranges:\n");
4531         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4532                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4533                         continue;
4534                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4535                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4536                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4537                         printk("empty\n");
4538                 else
4539                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4540                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4541                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4542         }
4543
4544         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4545         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4546         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4547                 if (zone_movable_pfn[i])
4548                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4549         }
4550
4551         /* Print out the early_node_map[] */
4552         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4553         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4554                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4555                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4556                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4557
4558         /* Initialise every node */
4559         mminit_verify_pageflags_layout();
4560         setup_nr_node_ids();
4561         for_each_online_node(nid) {
4562                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4563                 free_area_init_node(nid, NULL,
4564                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4565
4566                 /* Any memory on that node */
4567                 if (pgdat->node_present_pages)
4568                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4569                 check_for_regular_memory(pgdat);
4570         }
4571 }
4572
4573 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4574 {
4575         unsigned long long coremem;
4576         if (!p)
4577                 return -EINVAL;
4578
4579         coremem = memparse(p, &p);
4580         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4581
4582         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4583         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4584
4585         return 0;
4586 }
4587
4588 /*
4589  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4590  * cannot be reclaimed or migrated.
4591  */
4592 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4593 {
4594         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4595 }
4596
4597 /*
4598  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4599  * can be reclaimed or migrated.
4600  */
4601 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4602 {
4603         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4604 }
4605
4606 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4607 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4608
4609 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4610
4611 /**
4612  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4613  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4614  *
4615  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4616  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4617  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4618  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4619  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4620  * smaller per-cpu batchsize.
4621  */
4622 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4623 {
4624         dma_reserve = new_dma_reserve;
4625 }
4626
4627 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4628 struct pglist_data __refdata contig_page_data = {
4629 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
4630  .bdata = &bootmem_node_data[0]
4631 #endif
4632  };
4633 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4634 #endif
4635
4636 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4637 {
4638         free_area_init_node(0, zones_size,
4639                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4640 }
4641
4642 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4643                                  unsigned long action, void *hcpu)
4644 {
4645         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4646
4647         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4648                 drain_pages(cpu);
4649
4650                 /*
4651                  * Spill the event counters of the dead processor
4652                  * into the current processors event counters.
4653                  * This artificially elevates the count of the current
4654                  * processor.
4655                  */
4656                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4657
4658                 /*
4659                  * Zero the differential counters of the dead processor
4660                  * so that the vm statistics are consistent.
4661                  *
4662                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4663                  * race with what we are doing.
4664                  */
4665                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4666         }
4667         return NOTIFY_OK;
4668 }
4669
4670 void __init page_alloc_init(void)
4671 {
4672         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4673 }
4674
4675 /*
4676  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4677  *      or min_free_kbytes changes.
4678  */
4679 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4680 {
4681         struct pglist_data *pgdat;
4682         unsigned long reserve_pages = 0;
4683         enum zone_type i, j;
4684
4685         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4686                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4687                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4688                         unsigned long max = 0;
4689
4690                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4691                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4692                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4693                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4694                         }
4695
4696                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4697                         max += high_wmark_pages(zone);
4698
4699                         if (max > zone->present_pages)
4700                                 max = zone->present_pages;
4701                         reserve_pages += max;
4702                 }
4703         }
4704         totalreserve_pages = reserve_pages;
4705 }
4706
4707 /*
4708  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4709  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4710  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4711  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4712  */
4713 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4714 {
4715         struct pglist_data *pgdat;
4716         enum zone_type j, idx;
4717
4718         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4719                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4720                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4721                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4722
4723                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4724
4725                         idx = j;
4726                         while (idx) {
4727                                 struct zone *lower_zone;
4728
4729                                 idx--;
4730
4731                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4732                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4733
4734                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4735                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4736                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4737                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4738                         }
4739                 }
4740         }
4741
4742         /* update totalreserve_pages */
4743         calculate_totalreserve_pages();
4744 }
4745
4746 /**
4747  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4748  * or when memory is hot-{added|removed}
4749  *
4750  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4751  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4752  */
4753 void setup_per_zone_wmarks(void)
4754 {
4755         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4756         unsigned long lowmem_pages = 0;
4757         struct zone *zone;
4758         unsigned long flags;
4759
4760         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4761         for_each_zone(zone) {
4762                 if (!is_highmem(zone))
4763                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4764         }
4765
4766         for_each_zone(zone) {
4767                 u64 tmp;
4768
4769                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4770                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4771                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4772                 if (is_highmem(zone)) {
4773                         /*
4774                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4775                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4776                          * value here.
4777                          *
4778                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4779                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4780                          * not be capped for highmem.
4781                          */
4782                         int min_pages;
4783
4784                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4785                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4786                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4787                         if (min_pages > 128)
4788                                 min_pages = 128;
4789                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4790                 } else {
4791                         /*
4792                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4793                          * proportionate to the zone's size.
4794                          */
4795                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4796                 }
4797
4798                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4799                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4800                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4801                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4802         }
4803
4804         /* update totalreserve_pages */
4805         calculate_totalreserve_pages();
4806 }
4807
4808 /*
4809  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4810  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4811  * to be referenced again before it is swapped out.
4812  *
4813  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4814  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4815  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4816  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4817  *
4818  * total     target    max
4819  * memory    ratio     inactive anon
4820  * -------------------------------------
4821  *   10MB       1         5MB
4822  *  100MB       1        50MB
4823  *    1GB       3       250MB
4824  *   10GB      10       0.9GB
4825  *  100GB      31         3GB
4826  *    1TB     101        10GB
4827  *   10TB     320        32GB
4828  */
4829 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4830 {
4831         unsigned int gb, ratio;
4832
4833         /* Zone size in gigabytes */
4834         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4835         if (gb)
4836                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4837         else
4838                 ratio = 1;
4839
4840         zone->inactive_ratio = ratio;
4841 }
4842
4843 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4844 {
4845         struct zone *zone;
4846
4847         for_each_zone(zone)
4848                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4849 }
4850
4851 /*
4852  * Initialise min_free_kbytes.
4853  *
4854  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4855  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4856  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4857  *
4858  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4859  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4860  *
4861  * which yields
4862  *
4863  * 16MB:        512k
4864  * 32MB:        724k
4865  * 64MB:        1024k
4866  * 128MB:       1448k
4867  * 256MB:       2048k
4868  * 512MB:       2896k
4869  * 1024MB:      4096k
4870  * 2048MB:      5792k
4871  * 4096MB:      8192k
4872  * 8192MB:      11584k
4873  * 16384MB:     16384k
4874  */
4875 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
4876 {
4877         unsigned long lowmem_kbytes;
4878
4879         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4880
4881         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4882         if (min_free_kbytes < 128)
4883                 min_free_kbytes = 128;
4884         if (min_free_kbytes > 65536)
4885                 min_free_kbytes = 65536;
4886         setup_per_zone_wmarks();
4887         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4888         setup_per_zone_inactive_ratio();
4889         return 0;
4890 }
4891 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4892
4893 /*
4894  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4895  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4896  *      changes.
4897  */
4898 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4899         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4900 {
4901         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
4902         if (write)
4903                 setup_per_zone_wmarks();
4904         return 0;
4905 }
4906
4907 #ifdef CONFIG_NUMA
4908 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4909         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4910 {
4911         struct zone *zone;
4912         int rc;
4913
4914         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4915         if (rc)
4916                 return rc;
4917
4918         for_each_zone(zone)
4919                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4920                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4921         return 0;
4922 }
4923
4924 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4925         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4926 {
4927         struct zone *zone;
4928         int rc;
4929
4930         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4931         if (rc)
4932                 return rc;
4933
4934         for_each_zone(zone)
4935                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4936                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4937         return 0;
4938 }
4939 #endif
4940
4941 /*
4942  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4943  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4944  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4945  *
4946  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4947  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4948  * if in function of the boot time zone sizes.
4949  */
4950 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4951         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4952 {
4953         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4954         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4955         return 0;
4956 }
4957
4958 /*
4959  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4960  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4961  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4962  */
4963
4964 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4965         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4966 {
4967         struct zone *zone;
4968         unsigned int cpu;
4969         int ret;
4970
4971         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4972         if (!write || (ret == -EINVAL))
4973                 return ret;
4974         for_each_populated_zone(zone) {
4975                 for_each_possible_cpu(cpu) {
4976                         unsigned long  high;
4977                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
4978                         setup_pagelist_highmark(
4979                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
4980                 }
4981         }
4982         return 0;
4983 }
4984
4985 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
4986
4987 #ifdef CONFIG_NUMA
4988 static int __init set_hashdist(char *str)
4989 {
4990         if (!str)
4991                 return 0;
4992         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
4993         return 1;
4994 }
4995 __setup("hashdist=", set_hashdist);
4996 #endif
4997
4998 /*
4999  * allocate a large system hash table from bootmem
5000  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5001  *   quantity of entries
5002  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5003  */
5004 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5005                                      unsigned long bucketsize,
5006                                      unsigned long numentries,
5007                                      int scale,
5008                                      int flags,
5009                                      unsigned int *_hash_shift,
5010                                      unsigned int *_hash_mask,
5011                                      unsigned long limit)
5012 {
5013         unsigned long long max = limit;
5014         unsigned long log2qty, size;
5015         void *table = NULL;
5016
5017         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5018         if (!numentries) {
5019                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5020                 numentries = nr_kernel_pages;
5021                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5022                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5023                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5024
5025                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5026                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5027                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5028                 else
5029                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5030
5031                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5032                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5033                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5034                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5035                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5036                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5037                                 BUG_ON(!numentries);
5038                         }
5039                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5040                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5041         }
5042         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5043
5044         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5045         if (max == 0) {
5046                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5047                 do_div(max, bucketsize);
5048         }
5049
5050         if (numentries > max)
5051                 numentries = max;
5052
5053         log2qty = ilog2(numentries);
5054
5055         do {
5056                 size = bucketsize << log2qty;
5057                 if (flags & HASH_EARLY)
5058                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5059                 else if (hashdist)
5060                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5061                 else {
5062                         /*
5063                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5064                          * some pages at the end of hash table which
5065                          * alloc_pages_exact() automatically does
5066                          */
5067                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5068                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5069                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5070                         }
5071                 }
5072         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5073
5074         if (!table)
5075                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5076
5077         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
5078                tablename,
5079                (1U << log2qty),
5080                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5081                size);
5082
5083         if (_hash_shift)
5084                 *_hash_shift = log2qty;
5085         if (_hash_mask)
5086                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5087
5088         return table;
5089 }
5090
5091 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5092 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5093                                                         unsigned long pfn)
5094 {
5095 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5096         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5097 #else
5098         return zone->pageblock_flags;
5099 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5100 }
5101
5102 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5103 {
5104 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5105         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5106         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5107 #else
5108         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5109         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5110 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5111 }
5112
5113 /**
5114  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5115  * @page: The page within the block of interest
5116  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5117  * @end_bitidx: The last bit of interest
5118  * returns pageblock_bits flags
5119  */
5120 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5121                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5122 {
5123         struct zone *zone;
5124         unsigned long *bitmap;
5125         unsigned long pfn, bitidx;
5126         unsigned long flags = 0;
5127         unsigned long value = 1;
5128
5129         zone = page_zone(page);
5130         pfn = page_to_pfn(page);
5131         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5132         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5133
5134         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5135                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5136                         flags |= value;
5137
5138         return flags;
5139 }
5140
5141 /**
5142  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5143  * @page: The page within the block of interest
5144  * @start_bitidx: The first bit of interest
5145  * @end_bitidx: The last bit of interest
5146  * @flags: The flags to set
5147  */
5148 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5149                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5150 {
5151         struct zone *zone;
5152         unsigned long *bitmap;
5153         unsigned long pfn, bitidx;
5154         unsigned long value = 1;
5155
5156         zone = page_zone(page);
5157         pfn = page_to_pfn(page);
5158         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5159         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5160         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5161         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5162
5163         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5164                 if (flags & value)
5165                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5166                 else
5167                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5168 }
5169
5170 /*
5171  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5172  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5173  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5174  */
5175
5176 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5177 {
5178         struct zone *zone;
5179         struct page *curr_page;
5180         unsigned long flags, pfn, iter;
5181         unsigned long immobile = 0;
5182         struct memory_isolate_notify arg;
5183         int notifier_ret;
5184         int ret = -EBUSY;
5185         int zone_idx;
5186
5187         zone = page_zone(page);
5188         zone_idx = zone_idx(zone);
5189
5190         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5191         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE ||
5192             zone_idx == ZONE_MOVABLE) {
5193                 ret = 0;
5194                 goto out;
5195         }
5196
5197         pfn = page_to_pfn(page);
5198         arg.start_pfn = pfn;
5199         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5200         arg.pages_found = 0;
5201
5202         /*
5203          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5204          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5205          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5206          * number of pages in a range that are held by the balloon
5207          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5208          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5209          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5210          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5211          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5212          */
5213         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5214         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5215         if (notifier_ret || !arg.pages_found)
5216                 goto out;
5217
5218         for (iter = pfn; iter < (pfn + pageblock_nr_pages); iter++) {
5219                 if (!pfn_valid_within(pfn))
5220                         continue;
5221
5222                 curr_page = pfn_to_page(iter);
5223                 if (!page_count(curr_page) || PageLRU(curr_page))
5224                         continue;
5225
5226                 immobile++;
5227         }
5228
5229         if (arg.pages_found == immobile)
5230                 ret = 0;
5231
5232 out:
5233         if (!ret) {
5234                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5235                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5236         }
5237
5238         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5239         if (!ret)
5240                 drain_all_pages();
5241         return ret;
5242 }
5243
5244 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5245 {
5246         struct zone *zone;
5247         unsigned long flags;
5248         zone = page_zone(page);
5249         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5250         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5251                 goto out;
5252         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5253         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5254 out:
5255         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5256 }
5257
5258 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5259 /*
5260  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5261  */
5262 void
5263 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5264 {
5265         struct page *page;
5266         struct zone *zone;
5267         int order, i;
5268         unsigned long pfn;
5269         unsigned long flags;
5270         /* find the first valid pfn */
5271         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5272                 if (pfn_valid(pfn))
5273                         break;
5274         if (pfn == end_pfn)
5275                 return;
5276         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5277         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5278         pfn = start_pfn;
5279         while (pfn < end_pfn) {
5280                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5281                         pfn++;
5282                         continue;
5283                 }
5284                 page = pfn_to_page(pfn);
5285                 BUG_ON(page_count(page));
5286                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5287                 order = page_order(page);
5288 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5289                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5290                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5291 #endif
5292                 list_del(&page->lru);
5293                 rmv_page_order(page);
5294                 zone->free_area[order].nr_free--;
5295                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5296                                       - (1UL << order));
5297                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5298                         SetPageReserved((page+i));
5299                 pfn += (1 << order);
5300         }
5301         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5302 }
5303 #endif
5304
5305 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5306 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5307 {
5308         struct zone *zone = page_zone(page);
5309         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5310         unsigned long flags;
5311         int order;
5312
5313         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5314         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5315                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5316
5317                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5318                         break;
5319         }
5320         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5321
5322         return order < MAX_ORDER;
5323 }
5324 #endif
5325
5326 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5327         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5328         {1UL << PG_error,               "error"         },
5329         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5330         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5331         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5332         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5333         {1UL << PG_active,              "active"        },
5334         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5335         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5336         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5337         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5338         {1UL << PG_private,             "private"       },
5339         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5340         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5341 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5342         {1UL << PG_head,                "head"          },
5343         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5344 #else
5345         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5346 #endif
5347         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5348         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5349         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5350         {1UL << PG_buddy,               "buddy"         },
5351         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5352         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5353 #ifdef CONFIG_MMU
5354         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5355 #endif
5356 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5357         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5358 #endif
5359 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5360         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5361 #endif
5362         {-1UL,                          NULL            },
5363 };
5364
5365 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5366 {
5367         const char *delim = "";
5368         unsigned long mask;
5369         int i;
5370
5371         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5372
5373         /* remove zone id */
5374         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5375
5376         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5377
5378                 mask = pageflag_names[i].mask;
5379                 if ((flags & mask) != mask)
5380                         continue;
5381
5382                 flags &= ~mask;
5383                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5384                 delim = "|";
5385         }
5386
5387         /* check for left over flags */
5388         if (flags)
5389                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5390
5391         printk(")\n");
5392 }
5393
5394 void dump_page(struct page *page)
5395 {
5396         printk(KERN_ALERT
5397                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5398                 page, page_count(page), page_mapcount(page),
5399                 page->mapping, page->index);
5400         dump_page_flags(page->flags);
5401 }