thp: remove PG_buddy
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/oom.h>
34 #include <linux/notifier.h>
35 #include <linux/topology.h>
36 #include <linux/sysctl.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/memory_hotplug.h>
40 #include <linux/nodemask.h>
41 #include <linux/vmalloc.h>
42 #include <linux/mempolicy.h>
43 #include <linux/stop_machine.h>
44 #include <linux/sort.h>
45 #include <linux/pfn.h>
46 #include <linux/backing-dev.h>
47 #include <linux/fault-inject.h>
48 #include <linux/page-isolation.h>
49 #include <linux/page_cgroup.h>
50 #include <linux/debugobjects.h>
51 #include <linux/kmemleak.h>
52 #include <linux/memory.h>
53 #include <linux/compaction.h>
54 #include <trace/events/kmem.h>
55 #include <linux/ftrace_event.h>
56
57 #include <asm/tlbflush.h>
58 #include <asm/div64.h>
59 #include "internal.h"
60
61 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
62 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
63 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
64 #endif
65
66 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
67 /*
68  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
69  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
70  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
71  * defined in <linux/topology.h>.
72  */
73 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
75 #endif
76
77 /*
78  * Array of node states.
79  */
80 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
81         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
82         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
83 #ifndef CONFIG_NUMA
84         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
85 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
86         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
87 #endif
88         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
89 #endif  /* NUMA */
90 };
91 EXPORT_SYMBOL(node_states);
92
93 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
94 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
95 int percpu_pagelist_fraction;
96 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
97
98 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
99 /*
100  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
101  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
102  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
103  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
104  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
105  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
106  */
107
108 static gfp_t saved_gfp_mask;
109
110 void pm_restore_gfp_mask(void)
111 {
112         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
113         if (saved_gfp_mask) {
114                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
115                 saved_gfp_mask = 0;
116         }
117 }
118
119 void pm_restrict_gfp_mask(void)
120 {
121         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
122         WARN_ON(saved_gfp_mask);
123         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
124         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
125 }
126 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
127
128 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
129 int pageblock_order __read_mostly;
130 #endif
131
132 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
133
134 /*
135  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
136  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
137  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
138  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
139  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
140  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
141  *
142  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
143  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
144  */
145 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
146 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
147          256,
148 #endif
149 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
150          256,
151 #endif
152 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
153          32,
154 #endif
155          32,
156 };
157
158 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
159
160 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
161 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
162          "DMA",
163 #endif
164 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
165          "DMA32",
166 #endif
167          "Normal",
168 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
169          "HighMem",
170 #endif
171          "Movable",
172 };
173
174 int min_free_kbytes = 1024;
175
176 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
177 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
178 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
179
180 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
181   /*
182    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
183    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
184    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
185    * so the number of times add_active_range() can be called is
186    * related to the number of nodes and the number of holes
187    */
188   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
189     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
190     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
191   #else
192     #if MAX_NUMNODES >= 32
193       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
194       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
195     #else
196       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
197       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
198     #endif
199   #endif
200
201   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
202   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
203   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
204   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
206   static unsigned long __initdata required_movablecore;
207   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
208
209   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
210   int movable_zone;
211   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
212 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
213
214 #if MAX_NUMNODES > 1
215 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
216 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
217 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
218 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
219 #endif
220
221 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
222
223 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
224 {
225
226         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
227                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
228
229         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
230                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
231 }
232
233 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
234
235 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
236 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
237 {
238         int ret = 0;
239         unsigned seq;
240         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
241
242         do {
243                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
244                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
245                         ret = 1;
246                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
247                         ret = 1;
248         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
249
250         return ret;
251 }
252
253 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
254 {
255         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
256                 return 0;
257         if (zone != page_zone(page))
258                 return 0;
259
260         return 1;
261 }
262 /*
263  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
264  */
265 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
266 {
267         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
268                 return 1;
269         if (!page_is_consistent(zone, page))
270                 return 1;
271
272         return 0;
273 }
274 #else
275 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
276 {
277         return 0;
278 }
279 #endif
280
281 static void bad_page(struct page *page)
282 {
283         static unsigned long resume;
284         static unsigned long nr_shown;
285         static unsigned long nr_unshown;
286
287         /* Don't complain about poisoned pages */
288         if (PageHWPoison(page)) {
289                 __ClearPageBuddy(page);
290                 return;
291         }
292
293         /*
294          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
295          * or allow a steady drip of one report per second.
296          */
297         if (nr_shown == 60) {
298                 if (time_before(jiffies, resume)) {
299                         nr_unshown++;
300                         goto out;
301                 }
302                 if (nr_unshown) {
303                         printk(KERN_ALERT
304                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
305                                 nr_unshown);
306                         nr_unshown = 0;
307                 }
308                 nr_shown = 0;
309         }
310         if (nr_shown++ == 0)
311                 resume = jiffies + 60 * HZ;
312
313         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
314                 current->comm, page_to_pfn(page));
315         dump_page(page);
316
317         dump_stack();
318 out:
319         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
320         __ClearPageBuddy(page);
321         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
322 }
323
324 /*
325  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
326  *
327  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
328  *
329  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
330  *
331  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
332  * the head page (even the head page has this).
333  *
334  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
335  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
336  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
337  */
338
339 static void free_compound_page(struct page *page)
340 {
341         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
342 }
343
344 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
345 {
346         int i;
347         int nr_pages = 1 << order;
348
349         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
350         set_compound_order(page, order);
351         __SetPageHead(page);
352         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
353                 struct page *p = page + i;
354
355                 __SetPageTail(p);
356                 p->first_page = page;
357         }
358 }
359
360 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
361 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
362 {
363         int i;
364         int nr_pages = 1 << order;
365         int bad = 0;
366
367         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
368             unlikely(!PageHead(page))) {
369                 bad_page(page);
370                 bad++;
371         }
372
373         __ClearPageHead(page);
374
375         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
376                 struct page *p = page + i;
377
378                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
379                         bad_page(page);
380                         bad++;
381                 }
382                 __ClearPageTail(p);
383         }
384
385         return bad;
386 }
387
388 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
389 {
390         int i;
391
392         /*
393          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
394          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
395          */
396         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
397         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
398                 clear_highpage(page + i);
399 }
400
401 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
402 {
403         set_page_private(page, order);
404         __SetPageBuddy(page);
405 }
406
407 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
408 {
409         __ClearPageBuddy(page);
410         set_page_private(page, 0);
411 }
412
413 /*
414  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
415  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
416  *
417  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
418  * the following equation:
419  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
420  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
421  * 1 buddy is #10:
422  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
423  *
424  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
425  * satisfies the following equation:
426  *     P = B & ~(1 << O)
427  *
428  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
429  */
430 static inline struct page *
431 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
432 {
433         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
434
435         return page + (buddy_idx - page_idx);
436 }
437
438 static inline unsigned long
439 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
440 {
441         return (page_idx & ~(1 << order));
442 }
443
444 /*
445  * This function checks whether a page is free && is the buddy
446  * we can do coalesce a page and its buddy if
447  * (a) the buddy is not in a hole &&
448  * (b) the buddy is in the buddy system &&
449  * (c) a page and its buddy have the same order &&
450  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
451  *
452  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
453  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
454  *
455  * For recording page's order, we use page_private(page).
456  */
457 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
458                                                                 int order)
459 {
460         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
461                 return 0;
462
463         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
464                 return 0;
465
466         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
467                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
468                 return 1;
469         }
470         return 0;
471 }
472
473 /*
474  * Freeing function for a buddy system allocator.
475  *
476  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
477  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
478  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
479  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
480  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
481  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
482  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
483  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
484  * parts of the VM system.
485  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
486  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
487  * order is recorded in page_private(page) field.
488  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
489  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
490  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
491  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
492  * triggers coalescing into a block of larger size.            
493  *
494  * -- wli
495  */
496
497 static inline void __free_one_page(struct page *page,
498                 struct zone *zone, unsigned int order,
499                 int migratetype)
500 {
501         unsigned long page_idx;
502         unsigned long combined_idx;
503         struct page *buddy;
504
505         if (unlikely(PageCompound(page)))
506                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
507                         return;
508
509         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
510
511         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
512
513         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
514         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
515
516         while (order < MAX_ORDER-1) {
517                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
518                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
519                         break;
520
521                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
522                 list_del(&buddy->lru);
523                 zone->free_area[order].nr_free--;
524                 rmv_page_order(buddy);
525                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
526                 page = page + (combined_idx - page_idx);
527                 page_idx = combined_idx;
528                 order++;
529         }
530         set_page_order(page, order);
531
532         /*
533          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
534          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
535          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
536          * that is happening, add the free page to the tail of the list
537          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
538          * as a higher order page
539          */
540         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
541                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
542                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
543                 higher_page = page + combined_idx - page_idx;
544                 higher_buddy = __page_find_buddy(higher_page, combined_idx, order + 1);
545                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
546                         list_add_tail(&page->lru,
547                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
548                         goto out;
549                 }
550         }
551
552         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
553 out:
554         zone->free_area[order].nr_free++;
555 }
556
557 /*
558  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
559  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
560  * free_pages_check() will verify...
561  */
562 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
563 {
564         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
565         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
566 }
567
568 static inline int free_pages_check(struct page *page)
569 {
570         if (unlikely(page_mapcount(page) |
571                 (page->mapping != NULL)  |
572                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
573                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
574                 bad_page(page);
575                 return 1;
576         }
577         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
578                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
579         return 0;
580 }
581
582 /*
583  * Frees a number of pages from the PCP lists
584  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
585  * count is the number of pages to free.
586  *
587  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
588  * see if this freeing clears that state.
589  *
590  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
591  * pinned" detection logic.
592  */
593 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
594                                         struct per_cpu_pages *pcp)
595 {
596         int migratetype = 0;
597         int batch_free = 0;
598         int to_free = count;
599
600         spin_lock(&zone->lock);
601         zone->all_unreclaimable = 0;
602         zone->pages_scanned = 0;
603
604         while (to_free) {
605                 struct page *page;
606                 struct list_head *list;
607
608                 /*
609                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
610                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
611                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
612                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
613                  * lists
614                  */
615                 do {
616                         batch_free++;
617                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
618                                 migratetype = 0;
619                         list = &pcp->lists[migratetype];
620                 } while (list_empty(list));
621
622                 do {
623                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
624                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
625                         list_del(&page->lru);
626                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
627                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
628                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
629                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
630         }
631         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
632         spin_unlock(&zone->lock);
633 }
634
635 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
636                                 int migratetype)
637 {
638         spin_lock(&zone->lock);
639         zone->all_unreclaimable = 0;
640         zone->pages_scanned = 0;
641
642         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
643         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
644         spin_unlock(&zone->lock);
645 }
646
647 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
648 {
649         int i;
650         int bad = 0;
651
652         trace_mm_page_free_direct(page, order);
653         kmemcheck_free_shadow(page, order);
654
655         if (PageAnon(page))
656                 page->mapping = NULL;
657         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
658                 bad += free_pages_check(page + i);
659         if (bad)
660                 return false;
661
662         if (!PageHighMem(page)) {
663                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
664                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
665                                            PAGE_SIZE << order);
666         }
667         arch_free_page(page, order);
668         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
669
670         return true;
671 }
672
673 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
674 {
675         unsigned long flags;
676         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
677
678         if (!free_pages_prepare(page, order))
679                 return;
680
681         local_irq_save(flags);
682         if (unlikely(wasMlocked))
683                 free_page_mlock(page);
684         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
685         free_one_page(page_zone(page), page, order,
686                                         get_pageblock_migratetype(page));
687         local_irq_restore(flags);
688 }
689
690 /*
691  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
692  */
693 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
694 {
695         if (order == 0) {
696                 __ClearPageReserved(page);
697                 set_page_count(page, 0);
698                 set_page_refcounted(page);
699                 __free_page(page);
700         } else {
701                 int loop;
702
703                 prefetchw(page);
704                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
705                         struct page *p = &page[loop];
706
707                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
708                                 prefetchw(p + 1);
709                         __ClearPageReserved(p);
710                         set_page_count(p, 0);
711                 }
712
713                 set_page_refcounted(page);
714                 __free_pages(page, order);
715         }
716 }
717
718
719 /*
720  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
721  * Please do not alter this order without good reasons and regression
722  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
723  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
724  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
725  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
726  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
727  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
728  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
729  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
730  *
731  * -- wli
732  */
733 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
734         int low, int high, struct free_area *area,
735         int migratetype)
736 {
737         unsigned long size = 1 << high;
738
739         while (high > low) {
740                 area--;
741                 high--;
742                 size >>= 1;
743                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
744                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
745                 area->nr_free++;
746                 set_page_order(&page[size], high);
747         }
748 }
749
750 /*
751  * This page is about to be returned from the page allocator
752  */
753 static inline int check_new_page(struct page *page)
754 {
755         if (unlikely(page_mapcount(page) |
756                 (page->mapping != NULL)  |
757                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
758                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
759                 bad_page(page);
760                 return 1;
761         }
762         return 0;
763 }
764
765 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
766 {
767         int i;
768
769         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
770                 struct page *p = page + i;
771                 if (unlikely(check_new_page(p)))
772                         return 1;
773         }
774
775         set_page_private(page, 0);
776         set_page_refcounted(page);
777
778         arch_alloc_page(page, order);
779         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
780
781         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
782                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
783
784         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
785                 prep_compound_page(page, order);
786
787         return 0;
788 }
789
790 /*
791  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
792  * the smallest available page from the freelists
793  */
794 static inline
795 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
796                                                 int migratetype)
797 {
798         unsigned int current_order;
799         struct free_area * area;
800         struct page *page;
801
802         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
803         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
804                 area = &(zone->free_area[current_order]);
805                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
806                         continue;
807
808                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
809                                                         struct page, lru);
810                 list_del(&page->lru);
811                 rmv_page_order(page);
812                 area->nr_free--;
813                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
814                 return page;
815         }
816
817         return NULL;
818 }
819
820
821 /*
822  * This array describes the order lists are fallen back to when
823  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
824  */
825 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
826         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
827         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
828         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
829         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
830 };
831
832 /*
833  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
834  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
835  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
836  */
837 static int move_freepages(struct zone *zone,
838                           struct page *start_page, struct page *end_page,
839                           int migratetype)
840 {
841         struct page *page;
842         unsigned long order;
843         int pages_moved = 0;
844
845 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
846         /*
847          * page_zone is not safe to call in this context when
848          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
849          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
850          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
851          * grouping pages by mobility
852          */
853         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
854 #endif
855
856         for (page = start_page; page <= end_page;) {
857                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
858                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
859
860                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
861                         page++;
862                         continue;
863                 }
864
865                 if (!PageBuddy(page)) {
866                         page++;
867                         continue;
868                 }
869
870                 order = page_order(page);
871                 list_del(&page->lru);
872                 list_add(&page->lru,
873                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
874                 page += 1 << order;
875                 pages_moved += 1 << order;
876         }
877
878         return pages_moved;
879 }
880
881 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
882                                 int migratetype)
883 {
884         unsigned long start_pfn, end_pfn;
885         struct page *start_page, *end_page;
886
887         start_pfn = page_to_pfn(page);
888         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
889         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
890         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
891         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
892
893         /* Do not cross zone boundaries */
894         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
895                 start_page = page;
896         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
897                 return 0;
898
899         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
900 }
901
902 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
903                                         int start_order, int migratetype)
904 {
905         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
906
907         while (nr_pageblocks--) {
908                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
909                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
910         }
911 }
912
913 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
914 static inline struct page *
915 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
916 {
917         struct free_area * area;
918         int current_order;
919         struct page *page;
920         int migratetype, i;
921
922         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
923         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
924                                                 --current_order) {
925                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
926                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
927
928                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
929                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
930                                 continue;
931
932                         area = &(zone->free_area[current_order]);
933                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
934                                 continue;
935
936                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
937                                         struct page, lru);
938                         area->nr_free--;
939
940                         /*
941                          * If breaking a large block of pages, move all free
942                          * pages to the preferred allocation list. If falling
943                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
944                          * agressive about taking ownership of free pages
945                          */
946                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
947                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
948                                         page_group_by_mobility_disabled) {
949                                 unsigned long pages;
950                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
951                                                                 start_migratetype);
952
953                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
954                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
955                                                 page_group_by_mobility_disabled)
956                                         set_pageblock_migratetype(page,
957                                                                 start_migratetype);
958
959                                 migratetype = start_migratetype;
960                         }
961
962                         /* Remove the page from the freelists */
963                         list_del(&page->lru);
964                         rmv_page_order(page);
965
966                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
967                         if (current_order >= pageblock_order)
968                                 change_pageblock_range(page, current_order,
969                                                         start_migratetype);
970
971                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
972
973                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
974                                 start_migratetype, migratetype);
975
976                         return page;
977                 }
978         }
979
980         return NULL;
981 }
982
983 /*
984  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
985  * Call me with the zone->lock already held.
986  */
987 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
988                                                 int migratetype)
989 {
990         struct page *page;
991
992 retry_reserve:
993         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
994
995         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
996                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
997
998                 /*
999                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1000                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1001                  * and we want just one call site
1002                  */
1003                 if (!page) {
1004                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1005                         goto retry_reserve;
1006                 }
1007         }
1008
1009         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1010         return page;
1011 }
1012
1013 /* 
1014  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1015  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1016  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1017  */
1018 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1019                         unsigned long count, struct list_head *list,
1020                         int migratetype, int cold)
1021 {
1022         int i;
1023         
1024         spin_lock(&zone->lock);
1025         for (i = 0; i < count; ++i) {
1026                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1027                 if (unlikely(page == NULL))
1028                         break;
1029
1030                 /*
1031                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1032                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1033                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1034                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1035                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1036                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1037                  * properly.
1038                  */
1039                 if (likely(cold == 0))
1040                         list_add(&page->lru, list);
1041                 else
1042                         list_add_tail(&page->lru, list);
1043                 set_page_private(page, migratetype);
1044                 list = &page->lru;
1045         }
1046         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1047         spin_unlock(&zone->lock);
1048         return i;
1049 }
1050
1051 #ifdef CONFIG_NUMA
1052 /*
1053  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1054  * currently executing processor on remote nodes after they have
1055  * expired.
1056  *
1057  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1058  * a single processor.
1059  */
1060 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1061 {
1062         unsigned long flags;
1063         int to_drain;
1064
1065         local_irq_save(flags);
1066         if (pcp->count >= pcp->batch)
1067                 to_drain = pcp->batch;
1068         else
1069                 to_drain = pcp->count;
1070         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1071         pcp->count -= to_drain;
1072         local_irq_restore(flags);
1073 }
1074 #endif
1075
1076 /*
1077  * Drain pages of the indicated processor.
1078  *
1079  * The processor must either be the current processor and the
1080  * thread pinned to the current processor or a processor that
1081  * is not online.
1082  */
1083 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1084 {
1085         unsigned long flags;
1086         struct zone *zone;
1087
1088         for_each_populated_zone(zone) {
1089                 struct per_cpu_pageset *pset;
1090                 struct per_cpu_pages *pcp;
1091
1092                 local_irq_save(flags);
1093                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1094
1095                 pcp = &pset->pcp;
1096                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1097                 pcp->count = 0;
1098                 local_irq_restore(flags);
1099         }
1100 }
1101
1102 /*
1103  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1104  */
1105 void drain_local_pages(void *arg)
1106 {
1107         drain_pages(smp_processor_id());
1108 }
1109
1110 /*
1111  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1112  */
1113 void drain_all_pages(void)
1114 {
1115         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1116 }
1117
1118 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1119
1120 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1121 {
1122         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1123         unsigned long flags;
1124         int order, t;
1125         struct list_head *curr;
1126
1127         if (!zone->spanned_pages)
1128                 return;
1129
1130         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1131
1132         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1133         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1134                 if (pfn_valid(pfn)) {
1135                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1136
1137                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1138                                 swsusp_unset_page_free(page);
1139                 }
1140
1141         for_each_migratetype_order(order, t) {
1142                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1143                         unsigned long i;
1144
1145                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1146                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1147                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1148                 }
1149         }
1150         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1151 }
1152 #endif /* CONFIG_PM */
1153
1154 /*
1155  * Free a 0-order page
1156  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1157  */
1158 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1159 {
1160         struct zone *zone = page_zone(page);
1161         struct per_cpu_pages *pcp;
1162         unsigned long flags;
1163         int migratetype;
1164         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1165
1166         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1167                 return;
1168
1169         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1170         set_page_private(page, migratetype);
1171         local_irq_save(flags);
1172         if (unlikely(wasMlocked))
1173                 free_page_mlock(page);
1174         __count_vm_event(PGFREE);
1175
1176         /*
1177          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1178          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1179          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1180          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1181          * excessively into the page allocator
1182          */
1183         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1184                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1185                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1186                         goto out;
1187                 }
1188                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1189         }
1190
1191         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1192         if (cold)
1193                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1194         else
1195                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1196         pcp->count++;
1197         if (pcp->count >= pcp->high) {
1198                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1199                 pcp->count -= pcp->batch;
1200         }
1201
1202 out:
1203         local_irq_restore(flags);
1204 }
1205
1206 /*
1207  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1208  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1209  * Each sub-page must be freed individually.
1210  *
1211  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1212  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1213  */
1214 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1215 {
1216         int i;
1217
1218         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1219         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1220
1221 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1222         /*
1223          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1224          * otherwise free the whole shadow.
1225          */
1226         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1227                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1228 #endif
1229
1230         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1231                 set_page_refcounted(page + i);
1232 }
1233
1234 /*
1235  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1236  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1237  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1238  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1239  * are enabled.
1240  *
1241  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1242  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1243  */
1244 int split_free_page(struct page *page)
1245 {
1246         unsigned int order;
1247         unsigned long watermark;
1248         struct zone *zone;
1249
1250         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1251
1252         zone = page_zone(page);
1253         order = page_order(page);
1254
1255         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1256         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1257         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1258                 return 0;
1259
1260         /* Remove page from free list */
1261         list_del(&page->lru);
1262         zone->free_area[order].nr_free--;
1263         rmv_page_order(page);
1264         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1265
1266         /* Split into individual pages */
1267         set_page_refcounted(page);
1268         split_page(page, order);
1269
1270         if (order >= pageblock_order - 1) {
1271                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1272                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1273                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1274         }
1275
1276         return 1 << order;
1277 }
1278
1279 /*
1280  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1281  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1282  * or two.
1283  */
1284 static inline
1285 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1286                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1287                         int migratetype)
1288 {
1289         unsigned long flags;
1290         struct page *page;
1291         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1292
1293 again:
1294         if (likely(order == 0)) {
1295                 struct per_cpu_pages *pcp;
1296                 struct list_head *list;
1297
1298                 local_irq_save(flags);
1299                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1300                 list = &pcp->lists[migratetype];
1301                 if (list_empty(list)) {
1302                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1303                                         pcp->batch, list,
1304                                         migratetype, cold);
1305                         if (unlikely(list_empty(list)))
1306                                 goto failed;
1307                 }
1308
1309                 if (cold)
1310                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1311                 else
1312                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1313
1314                 list_del(&page->lru);
1315                 pcp->count--;
1316         } else {
1317                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1318                         /*
1319                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1320                          *
1321                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1322                          * properly detect and handle allocation failures.
1323                          *
1324                          * We most definitely don't want callers attempting to
1325                          * allocate greater than order-1 page units with
1326                          * __GFP_NOFAIL.
1327                          */
1328                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1329                 }
1330                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1331                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1332                 spin_unlock(&zone->lock);
1333                 if (!page)
1334                         goto failed;
1335                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1336         }
1337
1338         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1339         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1340         local_irq_restore(flags);
1341
1342         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1343         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1344                 goto again;
1345         return page;
1346
1347 failed:
1348         local_irq_restore(flags);
1349         return NULL;
1350 }
1351
1352 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1353 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1354 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1355 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1356 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1357
1358 /* Mask to get the watermark bits */
1359 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1360
1361 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1362 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1363 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1364
1365 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1366
1367 static struct fail_page_alloc_attr {
1368         struct fault_attr attr;
1369
1370         u32 ignore_gfp_highmem;
1371         u32 ignore_gfp_wait;
1372         u32 min_order;
1373
1374 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1375
1376         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1377         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1378         struct dentry *min_order_file;
1379
1380 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1381
1382 } fail_page_alloc = {
1383         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1384         .ignore_gfp_wait = 1,
1385         .ignore_gfp_highmem = 1,
1386         .min_order = 1,
1387 };
1388
1389 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1390 {
1391         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1392 }
1393 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1394
1395 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1396 {
1397         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1398                 return 0;
1399         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1400                 return 0;
1401         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1402                 return 0;
1403         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1404                 return 0;
1405
1406         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1407 }
1408
1409 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1410
1411 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1412 {
1413         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1414         struct dentry *dir;
1415         int err;
1416
1417         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1418                                        "fail_page_alloc");
1419         if (err)
1420                 return err;
1421         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1422
1423         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1424                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1425                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1426
1427         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1428                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1429                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1430         fail_page_alloc.min_order_file =
1431                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1432                                    &fail_page_alloc.min_order);
1433
1434         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1435             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1436             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1437                 err = -ENOMEM;
1438                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1439                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1440                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1441                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1442         }
1443
1444         return err;
1445 }
1446
1447 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1448
1449 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1450
1451 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1452
1453 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1454 {
1455         return 0;
1456 }
1457
1458 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1459
1460 /*
1461  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1462  * of the allocation.
1463  */
1464 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1465                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1466 {
1467         /* free_pages my go negative - that's OK */
1468         long min = mark;
1469         int o;
1470
1471         free_pages -= (1 << order) + 1;
1472         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1473                 min -= min / 2;
1474         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1475                 min -= min / 4;
1476
1477         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1478                 return false;
1479         for (o = 0; o < order; o++) {
1480                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1481                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1482
1483                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1484                 min >>= 1;
1485
1486                 if (free_pages <= min)
1487                         return false;
1488         }
1489         return true;
1490 }
1491
1492 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1493                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1494 {
1495         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1496                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1497 }
1498
1499 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1500                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1501 {
1502         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1503
1504         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1505                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1506
1507         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1508                                                                 free_pages);
1509 }
1510
1511 #ifdef CONFIG_NUMA
1512 /*
1513  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1514  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1515  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1516  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1517  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1518  *
1519  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1520  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1521  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1522  *
1523  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1524  * nothing and returns NULL.
1525  *
1526  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1527  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1528  *
1529  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1530  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1531  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1532  * quickly as we can.
1533  */
1534 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1535 {
1536         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1537         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1538
1539         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1540         if (!zlc)
1541                 return NULL;
1542
1543         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1544                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1545                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1546         }
1547
1548         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1549                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1550                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1551         return allowednodes;
1552 }
1553
1554 /*
1555  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1556  * if it is worth looking at further for free memory:
1557  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1558  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1559  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1560  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1561  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1562  * else return false (zero) if it is not.
1563  *
1564  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1565  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1566  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1567  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1568  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1569  * into the second scan of the zonelist.
1570  *
1571  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1572  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1573  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1574  * unturned looking for a free page.
1575  */
1576 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1577                                                 nodemask_t *allowednodes)
1578 {
1579         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1580         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1581         int n;                          /* node that zone *z is on */
1582
1583         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1584         if (!zlc)
1585                 return 1;
1586
1587         i = z - zonelist->_zonerefs;
1588         n = zlc->z_to_n[i];
1589
1590         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1591         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1592 }
1593
1594 /*
1595  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1596  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1597  * from that zone don't waste time re-examining it.
1598  */
1599 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1600 {
1601         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1602         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1603
1604         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1605         if (!zlc)
1606                 return;
1607
1608         i = z - zonelist->_zonerefs;
1609
1610         set_bit(i, zlc->fullzones);
1611 }
1612
1613 #else   /* CONFIG_NUMA */
1614
1615 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1616 {
1617         return NULL;
1618 }
1619
1620 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1621                                 nodemask_t *allowednodes)
1622 {
1623         return 1;
1624 }
1625
1626 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1627 {
1628 }
1629 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1630
1631 /*
1632  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1633  * a page.
1634  */
1635 static struct page *
1636 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1637                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1638                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1639 {
1640         struct zoneref *z;
1641         struct page *page = NULL;
1642         int classzone_idx;
1643         struct zone *zone;
1644         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1645         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1646         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1647
1648         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1649 zonelist_scan:
1650         /*
1651          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1652          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1653          */
1654         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1655                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1656                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1657                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1658                                 continue;
1659                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1660                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1661                                 goto try_next_zone;
1662
1663                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1664                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1665                         unsigned long mark;
1666                         int ret;
1667
1668                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1669                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1670                                     classzone_idx, alloc_flags))
1671                                 goto try_this_zone;
1672
1673                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1674                                 goto this_zone_full;
1675
1676                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1677                         switch (ret) {
1678                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1679                                 /* did not scan */
1680                                 goto try_next_zone;
1681                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1682                                 /* scanned but unreclaimable */
1683                                 goto this_zone_full;
1684                         default:
1685                                 /* did we reclaim enough */
1686                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1687                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1688                                         goto this_zone_full;
1689                         }
1690                 }
1691
1692 try_this_zone:
1693                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1694                                                 gfp_mask, migratetype);
1695                 if (page)
1696                         break;
1697 this_zone_full:
1698                 if (NUMA_BUILD)
1699                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1700 try_next_zone:
1701                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1702                         /*
1703                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1704                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1705                          */
1706                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1707                         zlc_active = 1;
1708                         did_zlc_setup = 1;
1709                 }
1710         }
1711
1712         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1713                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1714                 zlc_active = 0;
1715                 goto zonelist_scan;
1716         }
1717         return page;
1718 }
1719
1720 static inline int
1721 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1722                                 unsigned long pages_reclaimed)
1723 {
1724         /* Do not loop if specifically requested */
1725         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1726                 return 0;
1727
1728         /*
1729          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1730          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1731          * implementations.
1732          */
1733         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1734                 return 1;
1735
1736         /*
1737          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1738          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1739          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1740          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1741          * allocation still fails, we stop retrying.
1742          */
1743         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1744                 return 1;
1745
1746         /*
1747          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1748          * explicitly requests that.
1749          */
1750         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1751                 return 1;
1752
1753         return 0;
1754 }
1755
1756 static inline struct page *
1757 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1758         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1759         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1760         int migratetype)
1761 {
1762         struct page *page;
1763
1764         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1765         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1766                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1767                 return NULL;
1768         }
1769
1770         /*
1771          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1772          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1773          * we're still under heavy pressure.
1774          */
1775         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1776                 order, zonelist, high_zoneidx,
1777                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1778                 preferred_zone, migratetype);
1779         if (page)
1780                 goto out;
1781
1782         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1783                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1784                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1785                         goto out;
1786                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1787                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1788                         goto out;
1789                 /*
1790                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1791                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1792                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1793                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1794                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1795                  */
1796                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1797                         goto out;
1798         }
1799         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1800         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1801
1802 out:
1803         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1804         return page;
1805 }
1806
1807 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1808 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1809 static struct page *
1810 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1811         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1812         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1813         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1814         bool sync_migration)
1815 {
1816         struct page *page;
1817         struct task_struct *tsk = current;
1818
1819         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1820                 return NULL;
1821
1822         tsk->flags |= PF_MEMALLOC;
1823         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1824                                                 nodemask, sync_migration);
1825         tsk->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1826         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1827
1828                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1829                 drain_pages(get_cpu());
1830                 put_cpu();
1831
1832                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1833                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1834                                 alloc_flags, preferred_zone,
1835                                 migratetype);
1836                 if (page) {
1837                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1838                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1839                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1840                         return page;
1841                 }
1842
1843                 /*
1844                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1845                  * The most likely reason is that pages exist,
1846                  * but not enough to satisfy watermarks.
1847                  */
1848                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1849                 defer_compaction(preferred_zone);
1850
1851                 cond_resched();
1852         }
1853
1854         return NULL;
1855 }
1856 #else
1857 static inline struct page *
1858 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1859         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1860         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1861         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1862         bool sync_migration)
1863 {
1864         return NULL;
1865 }
1866 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1867
1868 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1869 static inline struct page *
1870 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1871         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1872         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1873         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1874 {
1875         struct page *page = NULL;
1876         struct reclaim_state reclaim_state;
1877         struct task_struct *p = current;
1878         bool drained = false;
1879
1880         cond_resched();
1881
1882         /* We now go into synchronous reclaim */
1883         cpuset_memory_pressure_bump();
1884         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1885         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1886         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1887         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1888
1889         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1890
1891         p->reclaim_state = NULL;
1892         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1893         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1894
1895         cond_resched();
1896
1897         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1898                 return NULL;
1899
1900 retry:
1901         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1902                                         zonelist, high_zoneidx,
1903                                         alloc_flags, preferred_zone,
1904                                         migratetype);
1905
1906         /*
1907          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1908          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1909          */
1910         if (!page && !drained) {
1911                 drain_all_pages();
1912                 drained = true;
1913                 goto retry;
1914         }
1915
1916         return page;
1917 }
1918
1919 /*
1920  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1921  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1922  */
1923 static inline struct page *
1924 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1925         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1926         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1927         int migratetype)
1928 {
1929         struct page *page;
1930
1931         do {
1932                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1933                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1934                         preferred_zone, migratetype);
1935
1936                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1937                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1938         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1939
1940         return page;
1941 }
1942
1943 static inline
1944 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1945                                                 enum zone_type high_zoneidx,
1946                                                 enum zone_type classzone_idx)
1947 {
1948         struct zoneref *z;
1949         struct zone *zone;
1950
1951         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1952                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
1953 }
1954
1955 static inline int
1956 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1957 {
1958         struct task_struct *p = current;
1959         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1960         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1961
1962         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1963         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
1964
1965         /*
1966          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1967          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1968          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1969          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1970          */
1971         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1972
1973         if (!wait) {
1974                 /*
1975                  * Not worth trying to allocate harder for
1976                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
1977                  */
1978                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1979                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1980                 /*
1981                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1982                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1983                  */
1984                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1985         } else if (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt())
1986                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1987
1988         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1989                 if (!in_interrupt() &&
1990                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1991                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1992                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1993         }
1994
1995         return alloc_flags;
1996 }
1997
1998 static inline struct page *
1999 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2000         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2001         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2002         int migratetype)
2003 {
2004         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2005         struct page *page = NULL;
2006         int alloc_flags;
2007         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2008         unsigned long did_some_progress;
2009         struct task_struct *p = current;
2010         bool sync_migration = false;
2011
2012         /*
2013          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2014          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2015          * be using allocators in order of preference for an area that is
2016          * too large.
2017          */
2018         if (order >= MAX_ORDER) {
2019                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2020                 return NULL;
2021         }
2022
2023         /*
2024          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2025          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2026          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2027          * using a larger set of nodes after it has established that the
2028          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2029          * over allocated.
2030          */
2031         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2032                 goto nopage;
2033
2034 restart:
2035         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2036                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2037                                                 zone_idx(preferred_zone));
2038
2039         /*
2040          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2041          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2042          * to how we want to proceed.
2043          */
2044         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2045
2046         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2047         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2048                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2049                         preferred_zone, migratetype);
2050         if (page)
2051                 goto got_pg;
2052
2053 rebalance:
2054         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2055         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2056                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2057                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2058                                 preferred_zone, migratetype);
2059                 if (page)
2060                         goto got_pg;
2061         }
2062
2063         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2064         if (!wait)
2065                 goto nopage;
2066
2067         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2068         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
2069                 goto nopage;
2070
2071         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2072         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2073                 goto nopage;
2074
2075         /*
2076          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2077          * attempts after direct reclaim are synchronous
2078          */
2079         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2080                                         zonelist, high_zoneidx,
2081                                         nodemask,
2082                                         alloc_flags, preferred_zone,
2083                                         migratetype, &did_some_progress,
2084                                         sync_migration);
2085         if (page)
2086                 goto got_pg;
2087         sync_migration = true;
2088
2089         /* Try direct reclaim and then allocating */
2090         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2091                                         zonelist, high_zoneidx,
2092                                         nodemask,
2093                                         alloc_flags, preferred_zone,
2094                                         migratetype, &did_some_progress);
2095         if (page)
2096                 goto got_pg;
2097
2098         /*
2099          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2100          * running out of options and have to consider going OOM
2101          */
2102         if (!did_some_progress) {
2103                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2104                         if (oom_killer_disabled)
2105                                 goto nopage;
2106                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2107                                         zonelist, high_zoneidx,
2108                                         nodemask, preferred_zone,
2109                                         migratetype);
2110                         if (page)
2111                                 goto got_pg;
2112
2113                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2114                                 /*
2115                                  * The oom killer is not called for high-order
2116                                  * allocations that may fail, so if no progress
2117                                  * is being made, there are no other options and
2118                                  * retrying is unlikely to help.
2119                                  */
2120                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2121                                         goto nopage;
2122                                 /*
2123                                  * The oom killer is not called for lowmem
2124                                  * allocations to prevent needlessly killing
2125                                  * innocent tasks.
2126                                  */
2127                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2128                                         goto nopage;
2129                         }
2130
2131                         goto restart;
2132                 }
2133         }
2134
2135         /* Check if we should retry the allocation */
2136         pages_reclaimed += did_some_progress;
2137         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2138                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2139                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2140                 goto rebalance;
2141         } else {
2142                 /*
2143                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2144                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2145                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2146                  */
2147                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2148                                         zonelist, high_zoneidx,
2149                                         nodemask,
2150                                         alloc_flags, preferred_zone,
2151                                         migratetype, &did_some_progress,
2152                                         sync_migration);
2153                 if (page)
2154                         goto got_pg;
2155         }
2156
2157 nopage:
2158         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2159                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
2160                         " order:%d, mode:0x%x\n",
2161                         p->comm, order, gfp_mask);
2162                 dump_stack();
2163                 show_mem();
2164         }
2165         return page;
2166 got_pg:
2167         if (kmemcheck_enabled)
2168                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2169         return page;
2170
2171 }
2172
2173 /*
2174  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2175  */
2176 struct page *
2177 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2178                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2179 {
2180         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2181         struct zone *preferred_zone;
2182         struct page *page;
2183         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2184
2185         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2186
2187         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2188
2189         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2190
2191         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2192                 return NULL;
2193
2194         /*
2195          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2196          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2197          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2198          */
2199         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2200                 return NULL;
2201
2202         get_mems_allowed();
2203         /* The preferred zone is used for statistics later */
2204         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
2205         if (!preferred_zone) {
2206                 put_mems_allowed();
2207                 return NULL;
2208         }
2209
2210         /* First allocation attempt */
2211         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2212                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2213                         preferred_zone, migratetype);
2214         if (unlikely(!page))
2215                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2216                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2217                                 preferred_zone, migratetype);
2218         put_mems_allowed();
2219
2220         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2221         return page;
2222 }
2223 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2224
2225 /*
2226  * Common helper functions.
2227  */
2228 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2229 {
2230         struct page *page;
2231
2232         /*
2233          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2234          * a highmem page
2235          */
2236         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2237
2238         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2239         if (!page)
2240                 return 0;
2241         return (unsigned long) page_address(page);
2242 }
2243 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2244
2245 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2246 {
2247         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2248 }
2249 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2250
2251 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2252 {
2253         int i = pagevec_count(pvec);
2254
2255         while (--i >= 0) {
2256                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2257                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2258         }
2259 }
2260
2261 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2262 {
2263         if (put_page_testzero(page)) {
2264                 if (order == 0)
2265                         free_hot_cold_page(page, 0);
2266                 else
2267                         __free_pages_ok(page, order);
2268         }
2269 }
2270
2271 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2272
2273 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2274 {
2275         if (addr != 0) {
2276                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2277                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2278         }
2279 }
2280
2281 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2282
2283 /**
2284  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2285  * @size: the number of bytes to allocate
2286  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2287  *
2288  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2289  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2290  * allocate memory in power-of-two pages.
2291  *
2292  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2293  *
2294  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2295  */
2296 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2297 {
2298         unsigned int order = get_order(size);
2299         unsigned long addr;
2300
2301         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2302         if (addr) {
2303                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2304                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2305
2306                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2307                 while (used < alloc_end) {
2308                         free_page(used);
2309                         used += PAGE_SIZE;
2310                 }
2311         }
2312
2313         return (void *)addr;
2314 }
2315 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2316
2317 /**
2318  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2319  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2320  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2321  *
2322  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2323  */
2324 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2325 {
2326         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2327         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2328
2329         while (addr < end) {
2330                 free_page(addr);
2331                 addr += PAGE_SIZE;
2332         }
2333 }
2334 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2335
2336 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2337 {
2338         struct zoneref *z;
2339         struct zone *zone;
2340
2341         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2342         unsigned int sum = 0;
2343
2344         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2345
2346         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2347                 unsigned long size = zone->present_pages;
2348                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2349                 if (size > high)
2350                         sum += size - high;
2351         }
2352
2353         return sum;
2354 }
2355
2356 /*
2357  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2358  */
2359 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2360 {
2361         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2362 }
2363 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2364
2365 /*
2366  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2367  */
2368 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2369 {
2370         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2371 }
2372
2373 static inline void show_node(struct zone *zone)
2374 {
2375         if (NUMA_BUILD)
2376                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2377 }
2378
2379 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2380 {
2381         val->totalram = totalram_pages;
2382         val->sharedram = 0;
2383         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2384         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2385         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2386         val->freehigh = nr_free_highpages();
2387         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2388 }
2389
2390 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2391
2392 #ifdef CONFIG_NUMA
2393 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2394 {
2395         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2396
2397         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2398         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2399 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2400         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2401         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2402                         NR_FREE_PAGES);
2403 #else
2404         val->totalhigh = 0;
2405         val->freehigh = 0;
2406 #endif
2407         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2408 }
2409 #endif
2410
2411 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2412
2413 /*
2414  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2415  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2416  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2417  */
2418 void show_free_areas(void)
2419 {
2420         int cpu;
2421         struct zone *zone;
2422
2423         for_each_populated_zone(zone) {
2424                 show_node(zone);
2425                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2426
2427                 for_each_online_cpu(cpu) {
2428                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2429
2430                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2431
2432                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2433                                cpu, pageset->pcp.high,
2434                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2435                 }
2436         }
2437
2438         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2439                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2440                 " unevictable:%lu"
2441                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2442                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2443                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2444                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2445                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2446                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2447                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2448                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2449                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2450                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2451                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2452                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2453                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2454                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2455                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2456                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2457                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2458                 global_page_state(NR_SHMEM),
2459                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2460                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2461
2462         for_each_populated_zone(zone) {
2463                 int i;
2464
2465                 show_node(zone);
2466                 printk("%s"
2467                         " free:%lukB"
2468                         " min:%lukB"
2469                         " low:%lukB"
2470                         " high:%lukB"
2471                         " active_anon:%lukB"
2472                         " inactive_anon:%lukB"
2473                         " active_file:%lukB"
2474                         " inactive_file:%lukB"
2475                         " unevictable:%lukB"
2476                         " isolated(anon):%lukB"
2477                         " isolated(file):%lukB"
2478                         " present:%lukB"
2479                         " mlocked:%lukB"
2480                         " dirty:%lukB"
2481                         " writeback:%lukB"
2482                         " mapped:%lukB"
2483                         " shmem:%lukB"
2484                         " slab_reclaimable:%lukB"
2485                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2486                         " kernel_stack:%lukB"
2487                         " pagetables:%lukB"
2488                         " unstable:%lukB"
2489                         " bounce:%lukB"
2490                         " writeback_tmp:%lukB"
2491                         " pages_scanned:%lu"
2492                         " all_unreclaimable? %s"
2493                         "\n",
2494                         zone->name,
2495                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2496                         K(min_wmark_pages(zone)),
2497                         K(low_wmark_pages(zone)),
2498                         K(high_wmark_pages(zone)),
2499                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2500                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2501                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2502                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2503                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2504                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2505                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2506                         K(zone->present_pages),
2507                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2508                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2509                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2510                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2511                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2512                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2513                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2514                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2515                                 THREAD_SIZE / 1024,
2516                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2517                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2518                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2519                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2520                         zone->pages_scanned,
2521                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2522                         );
2523                 printk("lowmem_reserve[]:");
2524                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2525                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2526                 printk("\n");
2527         }
2528
2529         for_each_populated_zone(zone) {
2530                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2531
2532                 show_node(zone);
2533                 printk("%s: ", zone->name);
2534
2535                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2536                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2537                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2538                         total += nr[order] << order;
2539                 }
2540                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2541                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2542                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2543                 printk("= %lukB\n", K(total));
2544         }
2545
2546         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2547
2548         show_swap_cache_info();
2549 }
2550
2551 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2552 {
2553         zoneref->zone = zone;
2554         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2555 }
2556
2557 /*
2558  * Builds allocation fallback zone lists.
2559  *
2560  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2561  */
2562 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2563                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2564 {
2565         struct zone *zone;
2566
2567         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2568         zone_type++;
2569
2570         do {
2571                 zone_type--;
2572                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2573                 if (populated_zone(zone)) {
2574                         zoneref_set_zone(zone,
2575                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2576                         check_highest_zone(zone_type);
2577                 }
2578
2579         } while (zone_type);
2580         return nr_zones;
2581 }
2582
2583
2584 /*
2585  *  zonelist_order:
2586  *  0 = automatic detection of better ordering.
2587  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2588  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2589  *
2590  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2591  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2592  */
2593 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2594 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2595 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2596
2597 /* zonelist order in the kernel.
2598  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2599  */
2600 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2601 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2602
2603
2604 #ifdef CONFIG_NUMA
2605 /* The value user specified ....changed by config */
2606 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2607 /* string for sysctl */
2608 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2609 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2610
2611 /*
2612  * interface for configure zonelist ordering.
2613  * command line option "numa_zonelist_order"
2614  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2615  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2616  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2617  */
2618
2619 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2620 {
2621         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2622                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2623         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2624                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2625         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2626                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2627         } else {
2628                 printk(KERN_WARNING
2629                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2630                         "%s\n", s);
2631                 return -EINVAL;
2632         }
2633         return 0;
2634 }
2635
2636 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2637 {
2638         int ret;
2639
2640         if (!s)
2641                 return 0;
2642
2643         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2644         if (ret == 0)
2645                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2646
2647         return ret;
2648 }
2649 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2650
2651 /*
2652  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2653  */
2654 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2655                 void __user *buffer, size_t *length,
2656                 loff_t *ppos)
2657 {
2658         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2659         int ret;
2660         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2661
2662         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2663         if (write)
2664                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2665         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2666         if (ret)
2667                 goto out;
2668         if (write) {
2669                 int oldval = user_zonelist_order;
2670                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2671                         /*
2672                          * bogus value.  restore saved string
2673                          */
2674                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2675                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2676                         user_zonelist_order = oldval;
2677                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2678                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2679                         build_all_zonelists(NULL);
2680                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2681                 }
2682         }
2683 out:
2684         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2685         return ret;
2686 }
2687
2688
2689 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2690 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2691
2692 /**
2693  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2694  * @node: node whose fallback list we're appending
2695  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2696  *
2697  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2698  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2699  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2700  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2701  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2702  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2703  * on them otherwise.
2704  * It returns -1 if no node is found.
2705  */
2706 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2707 {
2708         int n, val;
2709         int min_val = INT_MAX;
2710         int best_node = -1;
2711         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2712
2713         /* Use the local node if we haven't already */
2714         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2715                 node_set(node, *used_node_mask);
2716                 return node;
2717         }
2718
2719         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2720
2721                 /* Don't want a node to appear more than once */
2722                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2723                         continue;
2724
2725                 /* Use the distance array to find the distance */
2726                 val = node_distance(node, n);
2727
2728                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2729                 val += (n < node);
2730
2731                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2732                 tmp = cpumask_of_node(n);
2733                 if (!cpumask_empty(tmp))
2734                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2735
2736                 /* Slight preference for less loaded node */
2737                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2738                 val += node_load[n];
2739
2740                 if (val < min_val) {
2741                         min_val = val;
2742                         best_node = n;
2743                 }
2744         }
2745
2746         if (best_node >= 0)
2747                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2748
2749         return best_node;
2750 }
2751
2752
2753 /*
2754  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2755  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2756  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2757  */
2758 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2759 {
2760         int j;
2761         struct zonelist *zonelist;
2762
2763         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2764         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2765                 ;
2766         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2767                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2768         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2769         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Build gfp_thisnode zonelists
2774  */
2775 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2776 {
2777         int j;
2778         struct zonelist *zonelist;
2779
2780         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2781         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2782         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2783         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2784 }
2785
2786 /*
2787  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2788  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2789  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2790  * may still exist in local DMA zone.
2791  */
2792 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2793
2794 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2795 {
2796         int pos, j, node;
2797         int zone_type;          /* needs to be signed */
2798         struct zone *z;
2799         struct zonelist *zonelist;
2800
2801         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2802         pos = 0;
2803         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2804                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2805                         node = node_order[j];
2806                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2807                         if (populated_zone(z)) {
2808                                 zoneref_set_zone(z,
2809                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2810                                 check_highest_zone(zone_type);
2811                         }
2812                 }
2813         }
2814         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2815         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2816 }
2817
2818 static int default_zonelist_order(void)
2819 {
2820         int nid, zone_type;
2821         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2822         struct zone *z;
2823         int average_size;
2824         /*
2825          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2826          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2827          * into OOM very easily.
2828          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2829          */
2830         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2831         low_kmem_size = 0;
2832         total_size = 0;
2833         for_each_online_node(nid) {
2834                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2835                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2836                         if (populated_zone(z)) {
2837                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2838                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2839                                 total_size += z->present_pages;
2840                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2841                                 /*
2842                                  * If any node has only lowmem, then node order
2843                                  * is preferred to allow kernel allocations
2844                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2845                                  * on other nodes when there is an abundance of
2846                                  * lowmem available to allocate from.
2847                                  */
2848                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2849                         }
2850                 }
2851         }
2852         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2853             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2854                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2855         /*
2856          * look into each node's config.
2857          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2858          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2859          */
2860         average_size = total_size /
2861                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2862         for_each_online_node(nid) {
2863                 low_kmem_size = 0;
2864                 total_size = 0;
2865                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2866                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2867                         if (populated_zone(z)) {
2868                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2869                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2870                                 total_size += z->present_pages;
2871                         }
2872                 }
2873                 if (low_kmem_size &&
2874                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2875                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2876                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2877         }
2878         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2879 }
2880
2881 static void set_zonelist_order(void)
2882 {
2883         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2884                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2885         else
2886                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2887 }
2888
2889 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2890 {
2891         int j, node, load;
2892         enum zone_type i;
2893         nodemask_t used_mask;
2894         int local_node, prev_node;
2895         struct zonelist *zonelist;
2896         int order = current_zonelist_order;
2897
2898         /* initialize zonelists */
2899         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2900                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2901                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2902                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2903         }
2904
2905         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2906         local_node = pgdat->node_id;
2907         load = nr_online_nodes;
2908         prev_node = local_node;
2909         nodes_clear(used_mask);
2910
2911         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2912         j = 0;
2913
2914         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2915                 int distance = node_distance(local_node, node);
2916
2917                 /*
2918                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2919                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2920                  */
2921                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2922                         zone_reclaim_mode = 1;
2923
2924                 /*
2925                  * We don't want to pressure a particular node.
2926                  * So adding penalty to the first node in same
2927                  * distance group to make it round-robin.
2928                  */
2929                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2930                         node_load[node] = load;
2931
2932                 prev_node = node;
2933                 load--;
2934                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2935                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2936                 else
2937                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2938         }
2939
2940         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2941                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2942                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2943         }
2944
2945         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2946 }
2947
2948 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2949 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2950 {
2951         struct zonelist *zonelist;
2952         struct zonelist_cache *zlc;
2953         struct zoneref *z;
2954
2955         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2956         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2957         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2958         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2959                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2960 }
2961
2962 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
2963 /*
2964  * Return node id of node used for "local" allocations.
2965  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
2966  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
2967  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
2968  */
2969 int local_memory_node(int node)
2970 {
2971         struct zone *zone;
2972
2973         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
2974                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
2975                                    NULL,
2976                                    &zone);
2977         return zone->node;
2978 }
2979 #endif
2980
2981 #else   /* CONFIG_NUMA */
2982
2983 static void set_zonelist_order(void)
2984 {
2985         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2986 }
2987
2988 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2989 {
2990         int node, local_node;
2991         enum zone_type j;
2992         struct zonelist *zonelist;
2993
2994         local_node = pgdat->node_id;
2995
2996         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2997         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2998
2999         /*
3000          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3001          * of all the other nodes.
3002          * We don't want to pressure a particular node, so when
3003          * building the zones for node N, we make sure that the
3004          * zones coming right after the local ones are those from
3005          * node N+1 (modulo N)
3006          */
3007         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3008                 if (!node_online(node))
3009                         continue;
3010                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3011                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3012         }
3013         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3014                 if (!node_online(node))
3015                         continue;
3016                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3017                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3018         }
3019
3020         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3021         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3022 }
3023
3024 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3025 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3026 {
3027         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3028 }
3029
3030 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3031
3032 /*
3033  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3034  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3035  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3036  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3037  * with interrupts disabled.
3038  *
3039  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3040  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3041  * hotplugged processors.
3042  *
3043  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3044  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3045  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3046  */
3047 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3048 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3049 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3050
3051 /*
3052  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3053  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3054  */
3055 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3056
3057 /* return values int ....just for stop_machine() */
3058 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3059 {
3060         int nid;
3061         int cpu;
3062
3063 #ifdef CONFIG_NUMA
3064         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3065 #endif
3066         for_each_online_node(nid) {
3067                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3068
3069                 build_zonelists(pgdat);
3070                 build_zonelist_cache(pgdat);
3071         }
3072
3073         /*
3074          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3075          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3076          * each zone will be allocated later when the per cpu
3077          * allocator is available.
3078          *
3079          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3080          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3081          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3082          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3083          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3084          * (a chicken-egg dilemma).
3085          */
3086         for_each_possible_cpu(cpu) {
3087                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3088
3089 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3090                 /*
3091                  * We now know the "local memory node" for each node--
3092                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3093                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3094                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3095                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3096                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3097                  */
3098                 if (cpu_online(cpu))
3099                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3100 #endif
3101         }
3102
3103         return 0;
3104 }
3105
3106 /*
3107  * Called with zonelists_mutex held always
3108  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3109  */
3110 void build_all_zonelists(void *data)
3111 {
3112         set_zonelist_order();
3113
3114         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3115                 __build_all_zonelists(NULL);
3116                 mminit_verify_zonelist();
3117                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3118         } else {
3119                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3120                    of zonelist */
3121 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3122                 if (data)
3123                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3124 #endif
3125                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3126                 /* cpuset refresh routine should be here */
3127         }
3128         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3129         /*
3130          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3131          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3132          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3133          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3134          * disabled and enable it later
3135          */
3136         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3137                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3138         else
3139                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3140
3141         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3142                 "Total pages: %ld\n",
3143                         nr_online_nodes,
3144                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3145                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3146                         vm_total_pages);
3147 #ifdef CONFIG_NUMA
3148         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3149 #endif
3150 }
3151
3152 /*
3153  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3154  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3155  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3156  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3157  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3158  * conservative, even though it seems large.
3159  *
3160  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3161  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3162  */
3163 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3164
3165 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3166 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3167 {
3168         unsigned long size = 1;
3169
3170         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3171
3172         while (size < pages)
3173                 size <<= 1;
3174
3175         /*
3176          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3177          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3178          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3179          */
3180         size = min(size, 4096UL);
3181
3182         return max(size, 4UL);
3183 }
3184 #else
3185 /*
3186  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3187  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3188  *
3189  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3190  *
3191  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3192  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3193  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3194  *
3195  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3196  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3197  *
3198  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3199  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3200  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3201  */
3202 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3203 {
3204         return 4096UL;
3205 }
3206 #endif
3207
3208 /*
3209  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3210  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3211  * hash function before the remainder is taken.
3212  */
3213 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3214 {
3215         return ffz(~size);
3216 }
3217
3218 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3219
3220 /*
3221  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3222  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3223  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3224  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3225  * blocks as reclaim kicks in
3226  */
3227 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3228 {
3229         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3230         struct page *page;
3231         unsigned long block_migratetype;
3232         int reserve;
3233
3234         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3235         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3236         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3237         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3238                                                         pageblock_order;
3239
3240         /*
3241          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3242          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3243          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3244          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3245          * future allocation of hugepages at runtime.
3246          */
3247         reserve = min(2, reserve);
3248
3249         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3250                 if (!pfn_valid(pfn))
3251                         continue;
3252                 page = pfn_to_page(pfn);
3253
3254                 /* Watch out for overlapping nodes */
3255                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3256                         continue;
3257
3258                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3259                 if (PageReserved(page))
3260                         continue;
3261
3262                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3263
3264                 /* If this block is reserved, account for it */
3265                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3266                         reserve--;
3267                         continue;
3268                 }
3269
3270                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3271                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3272                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3273                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3274                         reserve--;
3275                         continue;
3276                 }
3277
3278                 /*
3279                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3280                  * take it back
3281                  */
3282                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3283                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3284                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3285                 }
3286         }
3287 }
3288
3289 /*
3290  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3291  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3292  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3293  */
3294 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3295                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3296 {
3297         struct page *page;
3298         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3299         unsigned long pfn;
3300         struct zone *z;
3301
3302         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3303                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3304
3305         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3306         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3307                 /*
3308                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3309                  * handed to this function.  They do not
3310                  * exist on hotplugged memory.
3311                  */
3312                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3313                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3314                                 continue;
3315                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3316                                 continue;
3317                 }
3318                 page = pfn_to_page(pfn);
3319                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3320                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3321                 init_page_count(page);
3322                 reset_page_mapcount(page);
3323                 SetPageReserved(page);
3324                 /*
3325                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3326                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3327                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3328                  * the address space during boot when many long-lived
3329                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3330                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3331                  * setup_zone_migrate_reserve()
3332                  *
3333                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3334                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3335                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3336                  * pfn out of zone.
3337                  */
3338                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3339                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3340                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3341                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3342
3343                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3344 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3345                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3346                 if (!is_highmem_idx(zone))
3347                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3348 #endif
3349         }
3350 }
3351
3352 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3353 {
3354         int order, t;
3355         for_each_migratetype_order(order, t) {
3356                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3357                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3358         }
3359 }
3360
3361 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3362 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3363         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3364 #endif
3365
3366 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3367 {
3368 #ifdef CONFIG_MMU
3369         int batch;
3370
3371         /*
3372          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3373          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3374          *
3375          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3376          */
3377         batch = zone->present_pages / 1024;
3378         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3379                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3380         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3381         if (batch < 1)
3382                 batch = 1;
3383
3384         /*
3385          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3386          * of 2 value was found to be more likely to have
3387          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3388          *
3389          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3390          * batches of pages, one task can end up with a lot
3391          * of pages of one half of the possible page colors
3392          * and the other with pages of the other colors.
3393          */
3394         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3395
3396         return batch;
3397
3398 #else
3399         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3400          * conditions.
3401          *
3402          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3403          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3404          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3405          *
3406          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3407          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3408          * can be a significant delay between the individual batches being
3409          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3410          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3411          */
3412         return 0;
3413 #endif
3414 }
3415
3416 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3417 {
3418         struct per_cpu_pages *pcp;
3419         int migratetype;
3420
3421         memset(p, 0, sizeof(*p));
3422
3423         pcp = &p->pcp;
3424         pcp->count = 0;
3425         pcp->high = 6 * batch;
3426         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3427         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3428                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3429 }
3430
3431 /*
3432  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3433  * to the value high for the pageset p.
3434  */
3435
3436 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3437                                 unsigned long high)
3438 {
3439         struct per_cpu_pages *pcp;
3440
3441         pcp = &p->pcp;
3442         pcp->high = high;
3443         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3444         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3445                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3446 }
3447
3448 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3449 {
3450         int cpu;
3451
3452         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3453
3454         for_each_possible_cpu(cpu) {
3455                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3456
3457                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3458
3459                 if (percpu_pagelist_fraction)
3460                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3461                                 (zone->present_pages /
3462                                         percpu_pagelist_fraction));
3463         }
3464 }
3465
3466 /*
3467  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3468  * Before this call only boot pagesets were available.
3469  */
3470 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3471 {
3472         struct zone *zone;
3473
3474         for_each_populated_zone(zone)
3475                 setup_zone_pageset(zone);
3476 }
3477
3478 static noinline __init_refok
3479 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3480 {
3481         int i;
3482         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3483         size_t alloc_size;
3484
3485         /*
3486          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3487          * per zone.
3488          */
3489         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3490                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3491         zone->wait_table_bits =
3492                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3493         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3494                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3495
3496         if (!slab_is_available()) {
3497                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3498                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3499         } else {
3500                 /*
3501                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3502                  * via memory hot-add.
3503                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3504                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3505                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3506                  * node itself as well.
3507                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3508                  * necessary.
3509                  */
3510                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3511         }
3512         if (!zone->wait_table)
3513                 return -ENOMEM;
3514
3515         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3516                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3517
3518         return 0;
3519 }
3520
3521 static int __zone_pcp_update(void *data)
3522 {
3523         struct zone *zone = data;
3524         int cpu;
3525         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3526
3527         for_each_possible_cpu(cpu) {
3528                 struct per_cpu_pageset *pset;
3529                 struct per_cpu_pages *pcp;
3530
3531                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3532                 pcp = &pset->pcp;
3533
3534                 local_irq_save(flags);
3535                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3536                 setup_pageset(pset, batch);
3537                 local_irq_restore(flags);
3538         }
3539         return 0;
3540 }
3541
3542 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3543 {
3544         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3545 }
3546
3547 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3548 {
3549         /*
3550          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3551          * relies on the ability of the linker to provide the
3552          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3553          */
3554         zone->pageset = &boot_pageset;
3555
3556         if (zone->present_pages)
3557                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3558                         zone->name, zone->present_pages,
3559                                          zone_batchsize(zone));
3560 }
3561
3562 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3563                                         unsigned long zone_start_pfn,
3564                                         unsigned long size,
3565                                         enum memmap_context context)
3566 {
3567         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3568         int ret;
3569         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3570         if (ret)
3571                 return ret;
3572         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3573
3574         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3575
3576         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3577                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3578                         pgdat->node_id,
3579                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3580                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3581
3582         zone_init_free_lists(zone);
3583
3584         return 0;
3585 }
3586
3587 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3588 /*
3589  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3590  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3591  */
3592 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3593 {
3594         int i;
3595
3596         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3597                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3598                         return i;
3599
3600         return -1;
3601 }
3602
3603 /*
3604  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3605  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3606  */
3607 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3608 {
3609         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3610                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3611                         return index;
3612
3613         return -1;
3614 }
3615
3616 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3617 /*
3618  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3619  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3620  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3621  * alternative
3622  */
3623 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3624 {
3625         int i;
3626
3627         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3628                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3629                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3630
3631                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3632                         return early_node_map[i].nid;
3633         }
3634         /* This is a memory hole */
3635         return -1;
3636 }
3637 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3638
3639 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3640 {
3641         int nid;
3642
3643         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3644         if (nid >= 0)
3645                 return nid;
3646         /* just returns 0 */
3647         return 0;
3648 }
3649
3650 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3651 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3652 {
3653         int nid;
3654
3655         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3656         if (nid >= 0 && nid != node)
3657                 return false;
3658         return true;
3659 }
3660 #endif
3661
3662 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3663 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3664         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3665                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3666
3667 /**
3668  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3669  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3670  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3671  *
3672  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3673  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3674  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3675  */
3676 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3677                                                 unsigned long max_low_pfn)
3678 {
3679         int i;
3680
3681         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3682                 unsigned long size_pages = 0;
3683                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3684
3685                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3686                         continue;
3687
3688                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3689                         end_pfn = max_low_pfn;
3690
3691                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3692                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3693                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3694                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3695         }
3696 }
3697
3698 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3699 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3700                                         u64 goal, u64 limit)
3701 {
3702         int i;
3703
3704         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3705         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3706                 u64 addr;
3707                 u64 ei_start, ei_last;
3708                 u64 final_start, final_end;
3709
3710                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3711                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3712                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3713                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3714
3715                 final_start = max(ei_start, goal);
3716                 final_end = min(ei_last, limit);
3717
3718                 if (final_start >= final_end)
3719                         continue;
3720
3721                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3722
3723                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3724                         continue;
3725
3726                 return addr;
3727         }
3728
3729         return MEMBLOCK_ERROR;
3730 }
3731 #endif
3732
3733 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3734                                    int nr_range, int nid)
3735 {
3736         int i;
3737         u64 start, end;
3738
3739         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3740         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3741                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3742                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3743                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3744         }
3745         return nr_range;
3746 }
3747
3748 #ifdef CONFIG_NO_BOOTMEM
3749 void * __init __alloc_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3750                                         u64 goal, u64 limit)
3751 {
3752         void *ptr;
3753         u64 addr;
3754
3755         if (limit > memblock.current_limit)
3756                 limit = memblock.current_limit;
3757
3758         addr = find_memory_core_early(nid, size, align, goal, limit);
3759
3760         if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3761                 return NULL;
3762
3763         ptr = phys_to_virt(addr);
3764         memset(ptr, 0, size);
3765         memblock_x86_reserve_range(addr, addr + size, "BOOTMEM");
3766         /*
3767          * The min_count is set to 0 so that bootmem allocated blocks
3768          * are never reported as leaks.
3769          */
3770         kmemleak_alloc(ptr, size, 0, 0);
3771         return ptr;
3772 }
3773 #endif
3774
3775
3776 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3777 {
3778         int i;
3779         int ret;
3780
3781         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3782                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3783                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3784                 if (ret)
3785                         break;
3786         }
3787 }
3788 /**
3789  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3790  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3791  *
3792  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3793  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3794  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3795  */
3796 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3797 {
3798         int i;
3799
3800         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3801                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3802                                 early_node_map[i].start_pfn,
3803                                 early_node_map[i].end_pfn);
3804 }
3805
3806 /**
3807  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3808  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3809  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3810  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3811  *
3812  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3813  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3814  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3815  * PFNs will be 0.
3816  */
3817 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3818                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3819 {
3820         int i;
3821         *start_pfn = -1UL;
3822         *end_pfn = 0;
3823
3824         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3825                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3826                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3827         }
3828
3829         if (*start_pfn == -1UL)
3830                 *start_pfn = 0;
3831 }
3832
3833 /*
3834  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3835  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3836  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3837  */
3838 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3839 {
3840         int zone_index;
3841         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3842                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3843                         continue;
3844
3845                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3846                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3847                         break;
3848         }
3849
3850         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3851         movable_zone = zone_index;
3852 }
3853
3854 /*
3855  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3856  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3857  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3858  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3859  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3860  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3861  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3862  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3863  */
3864 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3865                                         unsigned long zone_type,
3866                                         unsigned long node_start_pfn,
3867                                         unsigned long node_end_pfn,
3868                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3869                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3870 {
3871         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3872         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3873                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3874                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3875                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3876                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3877                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3878
3879                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3880                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3881                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3882                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3883
3884                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3885                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3886                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3887         }
3888 }
3889
3890 /*
3891  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3892  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3893  */
3894 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3895                                         unsigned long zone_type,
3896                                         unsigned long *ignored)
3897 {
3898         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3899         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3900
3901         /* Get the start and end of the node and zone */
3902         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3903         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3904         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3905         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3906                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3907                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3908
3909         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3910         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3911                 return 0;
3912
3913         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3914         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3915         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3916
3917         /* Return the spanned pages */
3918         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3919 }
3920
3921 /*
3922  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3923  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3924  */
3925 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3926                                 unsigned long range_start_pfn,
3927                                 unsigned long range_end_pfn)
3928 {
3929         int i = 0;
3930         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3931         unsigned long start_pfn;
3932
3933         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3934         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3935         if (i == -1)
3936                 return 0;
3937
3938         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3939
3940         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3941         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3942                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3943
3944         /* Find all holes for the zone within the node */
3945         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3946
3947                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3948                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3949                         break;
3950
3951                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3952                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3953                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3954
3955                 /* Update the hole size cound and move on */
3956                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3957                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3958                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3959                 }
3960                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3961         }
3962
3963         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3964         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3965                 hole_pages += range_end_pfn -
3966                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3967
3968         return hole_pages;
3969 }
3970
3971 /**
3972  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3973  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3974  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3975  *
3976  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3977  */
3978 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3979                                                         unsigned long end_pfn)
3980 {
3981         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3982 }
3983
3984 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3985 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3986                                         unsigned long zone_type,
3987                                         unsigned long *ignored)
3988 {
3989         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3990         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3991
3992         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3993         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3994                                                         node_start_pfn);
3995         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3996                                                         node_end_pfn);
3997
3998         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3999                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4000                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4001         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4002 }
4003
4004 #else
4005 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4006                                         unsigned long zone_type,
4007                                         unsigned long *zones_size)
4008 {
4009         return zones_size[zone_type];
4010 }
4011
4012 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4013                                                 unsigned long zone_type,
4014                                                 unsigned long *zholes_size)
4015 {
4016         if (!zholes_size)
4017                 return 0;
4018
4019         return zholes_size[zone_type];
4020 }
4021
4022 #endif
4023
4024 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4025                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4026 {
4027         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4028         enum zone_type i;
4029
4030         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4031                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4032                                                                 zones_size);
4033         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4034
4035         realtotalpages = totalpages;
4036         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4037                 realtotalpages -=
4038                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4039                                                                 zholes_size);
4040         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4041         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4042                                                         realtotalpages);
4043 }
4044
4045 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4046 /*
4047  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4048  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4049  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4050  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4051  * bytes.
4052  */
4053 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4054 {
4055         unsigned long usemapsize;
4056
4057         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4058         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4059         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4060         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4061
4062         return usemapsize / 8;
4063 }
4064
4065 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4066                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4067 {
4068         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4069         zone->pageblock_flags = NULL;
4070         if (usemapsize)
4071                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
4072 }
4073 #else
4074 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4075                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4076 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4077
4078 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4079
4080 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4081 static inline int pageblock_default_order(void)
4082 {
4083         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4084                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4085
4086         return MAX_ORDER-1;
4087 }
4088
4089 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4090 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4091 {
4092         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4093         if (pageblock_order)
4094                 return;
4095
4096         /*
4097          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4098          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4099          */
4100         pageblock_order = order;
4101 }
4102 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4103
4104 /*
4105  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4106  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4107  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4108  * pageblock_order based on the kernel config
4109  */
4110 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4111 {
4112         return MAX_ORDER-1;
4113 }
4114 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4115
4116 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4117
4118 /*
4119  * Set up the zone data structures:
4120  *   - mark all pages reserved
4121  *   - mark all memory queues empty
4122  *   - clear the memory bitmaps
4123  */
4124 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4125                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4126 {
4127         enum zone_type j;
4128         int nid = pgdat->node_id;
4129         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4130         int ret;
4131
4132         pgdat_resize_init(pgdat);
4133         pgdat->nr_zones = 0;
4134         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4135         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4136         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4137         
4138         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4139                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4140                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4141                 enum lru_list l;
4142
4143                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4144                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4145                                                                 zholes_size);
4146
4147                 /*
4148                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4149                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4150                  * and per-cpu initialisations
4151                  */
4152                 memmap_pages =
4153                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4154                 if (realsize >= memmap_pages) {
4155                         realsize -= memmap_pages;
4156                         if (memmap_pages)
4157                                 printk(KERN_DEBUG
4158                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4159                                        zone_names[j], memmap_pages);
4160                 } else
4161                         printk(KERN_WARNING
4162                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4163                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4164
4165                 /* Account for reserved pages */
4166                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4167                         realsize -= dma_reserve;
4168                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4169                                         zone_names[0], dma_reserve);
4170                 }
4171
4172                 if (!is_highmem_idx(j))
4173                         nr_kernel_pages += realsize;
4174                 nr_all_pages += realsize;
4175
4176                 zone->spanned_pages = size;
4177                 zone->present_pages = realsize;
4178 #ifdef CONFIG_NUMA
4179                 zone->node = nid;
4180                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4181                                                 / 100;
4182                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4183 #endif
4184                 zone->name = zone_names[j];
4185                 spin_lock_init(&zone->lock);
4186                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4187                 zone_seqlock_init(zone);
4188                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4189
4190                 zone_pcp_init(zone);
4191                 for_each_lru(l) {
4192                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4193                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4194                 }
4195                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4196                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4197                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4198                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4199                 zap_zone_vm_stats(zone);
4200                 zone->flags = 0;
4201                 if (!size)
4202                         continue;
4203
4204                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4205                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4206                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4207                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4208                 BUG_ON(ret);
4209                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4210                 zone_start_pfn += size;
4211         }
4212 }
4213
4214 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4215 {
4216         /* Skip empty nodes */
4217         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4218                 return;
4219
4220 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4221         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4222         if (!pgdat->node_mem_map) {
4223                 unsigned long size, start, end;
4224                 struct page *map;
4225
4226                 /*
4227                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4228                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4229                  * for the buddy allocator to function correctly.
4230                  */
4231                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4232                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4233                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4234                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4235                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4236                 if (!map)
4237                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
4238                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4239         }
4240 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4241         /*
4242          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4243          */
4244         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4245                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4246 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4247                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4248                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4249 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4250         }
4251 #endif
4252 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4253 }
4254
4255 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4256                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4257 {
4258         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4259
4260         pgdat->node_id = nid;
4261         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4262         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4263
4264         alloc_node_mem_map(pgdat);
4265 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4266         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4267                 nid, (unsigned long)pgdat,
4268                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4269 #endif
4270
4271         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4272 }
4273
4274 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4275
4276 #if MAX_NUMNODES > 1
4277 /*
4278  * Figure out the number of possible node ids.
4279  */
4280 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4281 {
4282         unsigned int node;
4283         unsigned int highest = 0;
4284
4285         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4286                 highest = node;
4287         nr_node_ids = highest + 1;
4288 }
4289 #else
4290 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4291 {
4292 }
4293 #endif
4294
4295 /**
4296  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4297  * @nid: The node ID the range resides on
4298  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4299  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4300  *
4301  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4302  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4303  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4304  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4305  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4306  */
4307 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4308                                                 unsigned long end_pfn)
4309 {
4310         int i;
4311
4312         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4313                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4314                         "%d entries of %d used\n",
4315                         nid, start_pfn, end_pfn,
4316                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4317
4318         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4319
4320         /* Merge with existing active regions if possible */
4321         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4322                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4323                         continue;
4324
4325                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4326                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4327                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4328                         return;
4329
4330                 /* Merge forward if suitable */
4331                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4332                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4333                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4334                         return;
4335                 }
4336
4337                 /* Merge backward if suitable */
4338                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4339                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4340                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4341                         return;
4342                 }
4343         }
4344
4345         /* Check that early_node_map is large enough */
4346         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4347                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4348                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4349                 return;
4350         }
4351
4352         early_node_map[i].nid = nid;
4353         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4354         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4355         nr_nodemap_entries = i + 1;
4356 }
4357
4358 /**
4359  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4360  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4361  * @start_pfn: The new PFN of the range
4362  * @end_pfn: The new PFN of the range
4363  *
4364  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4365  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4366  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4367  * range.
4368  */
4369 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4370                                 unsigned long end_pfn)
4371 {
4372         int i, j;
4373         int removed = 0;
4374
4375         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4376                           nid, start_pfn, end_pfn);
4377
4378         /* Find the old active region end and shrink */
4379         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4380                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4381                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4382                         /* clear it */
4383                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4384                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4385                         removed = 1;
4386                         continue;
4387                 }
4388                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4389                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4390                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4391                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4392                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4393                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4394                         continue;
4395                 }
4396                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4397                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4398                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4399                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4400                         continue;
4401                 }
4402         }
4403
4404         if (!removed)
4405                 return;
4406
4407         /* remove the blank ones */
4408         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4409                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4410                         continue;
4411                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4412                         continue;
4413                 /* we found it, get rid of it */
4414                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4415                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4416                                 sizeof(early_node_map[j]));
4417                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4418                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4419                 nr_nodemap_entries--;
4420         }
4421 }
4422
4423 /**
4424  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4425  *
4426  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4427  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4428  * all currently registered regions.
4429  */
4430 void __init remove_all_active_ranges(void)
4431 {
4432         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4433         nr_nodemap_entries = 0;
4434 }
4435
4436 /* Compare two active node_active_regions */
4437 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4438 {
4439         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4440         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4441
4442         /* Done this way to avoid overflows */
4443         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4444                 return 1;
4445         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4446                 return -1;
4447
4448         return 0;
4449 }
4450
4451 /* sort the node_map by start_pfn */
4452 void __init sort_node_map(void)
4453 {
4454         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4455                         sizeof(struct node_active_region),
4456                         cmp_node_active_region, NULL);
4457 }
4458
4459 /* Find the lowest pfn for a node */
4460 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4461 {
4462         int i;
4463         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4464
4465         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4466         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4467                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4468
4469         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4470                 printk(KERN_WARNING
4471                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4472                 return 0;
4473         }
4474
4475         return min_pfn;
4476 }
4477
4478 /**
4479  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4480  *
4481  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4482  * add_active_range().
4483  */
4484 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4485 {
4486         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4487 }
4488
4489 /*
4490  * early_calculate_totalpages()
4491  * Sum pages in active regions for movable zone.
4492  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4493  */
4494 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4495 {
4496         int i;
4497         unsigned long totalpages = 0;
4498
4499         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4500                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4501                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4502                 totalpages += pages;
4503                 if (pages)
4504                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4505         }
4506         return totalpages;
4507 }
4508
4509 /*
4510  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4511  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4512  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4513  * others
4514  */
4515 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4516 {
4517         int i, nid;
4518         unsigned long usable_startpfn;
4519         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4520         /* save the state before borrow the nodemask */
4521         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4522         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4523         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4524
4525         /*
4526          * If movablecore was specified, calculate what size of
4527          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4528          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4529          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4530          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4531          * what movablecore would have allowed.
4532          */
4533         if (required_movablecore) {
4534                 unsigned long corepages;
4535
4536                 /*
4537                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4538                  * was requested by the user
4539                  */
4540                 required_movablecore =
4541                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4542                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4543
4544                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4545         }
4546
4547         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4548         if (!required_kernelcore)
4549                 goto out;
4550
4551         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4552         find_usable_zone_for_movable();
4553         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4554
4555 restart:
4556         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4557         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4558         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4559                 /*
4560                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4561                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4562                  * amount of memory for the kernel
4563                  */
4564                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4565                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4566
4567                 /*
4568                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4569                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4570                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4571                  */
4572                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4573
4574                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4575                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4576                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4577                         unsigned long size_pages;
4578
4579                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4580                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4581                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4582                         if (start_pfn >= end_pfn)
4583                                 continue;
4584
4585                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4586                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4587                                 unsigned long kernel_pages;
4588                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4589                                                                 - start_pfn;
4590
4591                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4592                                                         kernelcore_remaining);
4593                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4594                                                         required_kernelcore);
4595
4596                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4597                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4598
4599                                         /*
4600                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4601                                          * that if we have to rebalance
4602                                          * kernelcore across nodes, we will
4603                                          * not double account here
4604                                          */
4605                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4606                                         continue;
4607                                 }
4608                                 start_pfn = usable_startpfn;
4609                         }
4610
4611                         /*
4612                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4613                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4614                          * number of pages used as kernelcore
4615                          */
4616                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4617                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4618                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4619                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4620
4621                         /*
4622                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4623                          * break if the kernelcore for this node has been
4624                          * satisified
4625                          */
4626                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4627                                                                 size_pages);
4628                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4629                         if (!kernelcore_remaining)
4630                                 break;
4631                 }
4632         }
4633
4634         /*
4635          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4636          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4637          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4638          * satisified
4639          */
4640         usable_nodes--;
4641         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4642                 goto restart;
4643
4644         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4645         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4646                 zone_movable_pfn[nid] =
4647                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4648
4649 out:
4650         /* restore the node_state */
4651         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4652 }
4653
4654 /* Any regular memory on that node ? */
4655 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4656 {
4657 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4658         enum zone_type zone_type;
4659
4660         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4661                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4662                 if (zone->present_pages)
4663                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4664         }
4665 #endif
4666 }
4667
4668 /**
4669  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4670  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4671  *
4672  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4673  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4674  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4675  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4676  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4677  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4678  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4679  * at arch_max_dma_pfn.
4680  */
4681 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4682 {
4683         unsigned long nid;
4684         int i;
4685
4686         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4687         sort_node_map();
4688
4689         /* Record where the zone boundaries are */
4690         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4691                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4692         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4693                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4694         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4695         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4696         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4697                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4698                         continue;
4699                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4700                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4701                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4702                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4703         }
4704         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4705         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4706
4707         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4708         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4709         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4710
4711         /* Print out the zone ranges */
4712         printk("Zone PFN ranges:\n");
4713         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4714                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4715                         continue;
4716                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4717                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4718                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4719                         printk("empty\n");
4720                 else
4721                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4722                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4723                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4724         }
4725
4726         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4727         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4728         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4729                 if (zone_movable_pfn[i])
4730                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4731         }
4732
4733         /* Print out the early_node_map[] */
4734         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4735         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4736                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4737                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4738                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4739
4740         /* Initialise every node */
4741         mminit_verify_pageflags_layout();
4742         setup_nr_node_ids();
4743         for_each_online_node(nid) {
4744                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4745                 free_area_init_node(nid, NULL,
4746                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4747
4748                 /* Any memory on that node */
4749                 if (pgdat->node_present_pages)
4750                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4751                 check_for_regular_memory(pgdat);
4752         }
4753 }
4754
4755 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4756 {
4757         unsigned long long coremem;
4758         if (!p)
4759                 return -EINVAL;
4760
4761         coremem = memparse(p, &p);
4762         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4763
4764         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4765         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4766
4767         return 0;
4768 }
4769
4770 /*
4771  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4772  * cannot be reclaimed or migrated.
4773  */
4774 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4775 {
4776         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4777 }
4778
4779 /*
4780  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4781  * can be reclaimed or migrated.
4782  */
4783 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4784 {
4785         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4786 }
4787
4788 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4789 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4790
4791 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4792
4793 /**
4794  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4795  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4796  *
4797  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4798  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4799  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4800  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4801  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4802  * smaller per-cpu batchsize.
4803  */
4804 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4805 {
4806         dma_reserve = new_dma_reserve;
4807 }
4808
4809 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4810 struct pglist_data __refdata contig_page_data = {
4811 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
4812  .bdata = &bootmem_node_data[0]
4813 #endif
4814  };
4815 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4816 #endif
4817
4818 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4819 {
4820         free_area_init_node(0, zones_size,
4821                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4822 }
4823
4824 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4825                                  unsigned long action, void *hcpu)
4826 {
4827         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4828
4829         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4830                 drain_pages(cpu);
4831
4832                 /*
4833                  * Spill the event counters of the dead processor
4834                  * into the current processors event counters.
4835                  * This artificially elevates the count of the current
4836                  * processor.
4837                  */
4838                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4839
4840                 /*
4841                  * Zero the differential counters of the dead processor
4842                  * so that the vm statistics are consistent.
4843                  *
4844                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4845                  * race with what we are doing.
4846                  */
4847                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4848         }
4849         return NOTIFY_OK;
4850 }
4851
4852 void __init page_alloc_init(void)
4853 {
4854         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4855 }
4856
4857 /*
4858  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4859  *      or min_free_kbytes changes.
4860  */
4861 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4862 {
4863         struct pglist_data *pgdat;
4864         unsigned long reserve_pages = 0;
4865         enum zone_type i, j;
4866
4867         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4868                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4869                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4870                         unsigned long max = 0;
4871
4872                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4873                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4874                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4875                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4876                         }
4877
4878                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4879                         max += high_wmark_pages(zone);
4880
4881                         if (max > zone->present_pages)
4882                                 max = zone->present_pages;
4883                         reserve_pages += max;
4884                 }
4885         }
4886         totalreserve_pages = reserve_pages;
4887 }
4888
4889 /*
4890  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4891  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4892  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4893  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4894  */
4895 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4896 {
4897         struct pglist_data *pgdat;
4898         enum zone_type j, idx;
4899
4900         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4901                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4902                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4903                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4904
4905                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4906
4907                         idx = j;
4908                         while (idx) {
4909                                 struct zone *lower_zone;
4910
4911                                 idx--;
4912
4913                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4914                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4915
4916                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4917                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4918                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4919                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4920                         }
4921                 }
4922         }
4923
4924         /* update totalreserve_pages */
4925         calculate_totalreserve_pages();
4926 }
4927
4928 /**
4929  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4930  * or when memory is hot-{added|removed}
4931  *
4932  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4933  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4934  */
4935 void setup_per_zone_wmarks(void)
4936 {
4937         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4938         unsigned long lowmem_pages = 0;
4939         struct zone *zone;
4940         unsigned long flags;
4941
4942         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4943         for_each_zone(zone) {
4944                 if (!is_highmem(zone))
4945                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4946         }
4947
4948         for_each_zone(zone) {
4949                 u64 tmp;
4950
4951                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4952                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4953                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4954                 if (is_highmem(zone)) {
4955                         /*
4956                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4957                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4958                          * value here.
4959                          *
4960                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4961                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4962                          * not be capped for highmem.
4963                          */
4964                         int min_pages;
4965
4966                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4967                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4968                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4969                         if (min_pages > 128)
4970                                 min_pages = 128;
4971                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4972                 } else {
4973                         /*
4974                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4975                          * proportionate to the zone's size.
4976                          */
4977                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4978                 }
4979
4980                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4981                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4982                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4983                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4984         }
4985
4986         /* update totalreserve_pages */
4987         calculate_totalreserve_pages();
4988 }
4989
4990 /*
4991  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4992  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4993  * to be referenced again before it is swapped out.
4994  *
4995  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4996  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4997  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4998  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4999  *
5000  * total     target    max
5001  * memory    ratio     inactive anon
5002  * -------------------------------------
5003  *   10MB       1         5MB
5004  *  100MB       1        50MB
5005  *    1GB       3       250MB
5006  *   10GB      10       0.9GB
5007  *  100GB      31         3GB
5008  *    1TB     101        10GB
5009  *   10TB     320        32GB
5010  */
5011 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5012 {
5013         unsigned int gb, ratio;
5014
5015         /* Zone size in gigabytes */
5016         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5017         if (gb)
5018                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5019         else
5020                 ratio = 1;
5021
5022         zone->inactive_ratio = ratio;
5023 }
5024
5025 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5026 {
5027         struct zone *zone;
5028
5029         for_each_zone(zone)
5030                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5031 }
5032
5033 /*
5034  * Initialise min_free_kbytes.
5035  *
5036  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5037  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5038  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5039  *
5040  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5041  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5042  *
5043  * which yields
5044  *
5045  * 16MB:        512k
5046  * 32MB:        724k
5047  * 64MB:        1024k
5048  * 128MB:       1448k
5049  * 256MB:       2048k
5050  * 512MB:       2896k
5051  * 1024MB:      4096k
5052  * 2048MB:      5792k
5053  * 4096MB:      8192k
5054  * 8192MB:      11584k
5055  * 16384MB:     16384k
5056  */
5057 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
5058 {
5059         unsigned long lowmem_kbytes;
5060
5061         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5062
5063         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5064         if (min_free_kbytes < 128)
5065                 min_free_kbytes = 128;
5066         if (min_free_kbytes > 65536)
5067                 min_free_kbytes = 65536;
5068         setup_per_zone_wmarks();
5069         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5070         setup_per_zone_inactive_ratio();
5071         return 0;
5072 }
5073 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5074
5075 /*
5076  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5077  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5078  *      changes.
5079  */
5080 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5081         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5082 {
5083         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5084         if (write)
5085                 setup_per_zone_wmarks();
5086         return 0;
5087 }
5088
5089 #ifdef CONFIG_NUMA
5090 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5091         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5092 {
5093         struct zone *zone;
5094         int rc;
5095
5096         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5097         if (rc)
5098                 return rc;
5099
5100         for_each_zone(zone)
5101                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5102                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5103         return 0;
5104 }
5105
5106 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5107         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5108 {
5109         struct zone *zone;
5110         int rc;
5111
5112         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5113         if (rc)
5114                 return rc;
5115
5116         for_each_zone(zone)
5117                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5118                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5119         return 0;
5120 }
5121 #endif
5122
5123 /*
5124  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5125  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5126  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5127  *
5128  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5129  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5130  * if in function of the boot time zone sizes.
5131  */
5132 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5133         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5134 {
5135         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5136         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5137         return 0;
5138 }
5139
5140 /*
5141  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5142  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5143  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5144  */
5145
5146 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5147         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5148 {
5149         struct zone *zone;
5150         unsigned int cpu;
5151         int ret;
5152
5153         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5154         if (!write || (ret == -EINVAL))
5155                 return ret;
5156         for_each_populated_zone(zone) {
5157                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5158                         unsigned long  high;
5159                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5160                         setup_pagelist_highmark(
5161                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5162                 }
5163         }
5164         return 0;
5165 }
5166
5167 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5168
5169 #ifdef CONFIG_NUMA
5170 static int __init set_hashdist(char *str)
5171 {
5172         if (!str)
5173                 return 0;
5174         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5175         return 1;
5176 }
5177 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5178 #endif
5179
5180 /*
5181  * allocate a large system hash table from bootmem
5182  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5183  *   quantity of entries
5184  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5185  */
5186 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5187                                      unsigned long bucketsize,
5188                                      unsigned long numentries,
5189                                      int scale,
5190                                      int flags,
5191                                      unsigned int *_hash_shift,
5192                                      unsigned int *_hash_mask,
5193                                      unsigned long limit)
5194 {
5195         unsigned long long max = limit;
5196         unsigned long log2qty, size;
5197         void *table = NULL;
5198
5199         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5200         if (!numentries) {
5201                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5202                 numentries = nr_kernel_pages;
5203                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5204                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5205                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5206
5207                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5208                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5209                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5210                 else
5211                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5212
5213                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5214                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5215                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5216                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5217                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5218                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5219                                 BUG_ON(!numentries);
5220                         }
5221                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5222                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5223         }
5224         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5225
5226         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5227         if (max == 0) {
5228                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5229                 do_div(max, bucketsize);
5230         }
5231
5232         if (numentries > max)
5233                 numentries = max;
5234
5235         log2qty = ilog2(numentries);
5236
5237         do {
5238                 size = bucketsize << log2qty;
5239                 if (flags & HASH_EARLY)
5240                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5241                 else if (hashdist)
5242                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5243                 else {
5244                         /*
5245                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5246                          * some pages at the end of hash table which
5247                          * alloc_pages_exact() automatically does
5248                          */
5249                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5250                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5251                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5252                         }
5253                 }
5254         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5255
5256         if (!table)
5257                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5258
5259         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5260                tablename,
5261                (1UL << log2qty),
5262                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5263                size);
5264
5265         if (_hash_shift)
5266                 *_hash_shift = log2qty;
5267         if (_hash_mask)
5268                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5269
5270         return table;
5271 }
5272
5273 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5274 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5275                                                         unsigned long pfn)
5276 {
5277 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5278         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5279 #else
5280         return zone->pageblock_flags;
5281 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5282 }
5283
5284 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5285 {
5286 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5287         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5288         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5289 #else
5290         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5291         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5292 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5293 }
5294
5295 /**
5296  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5297  * @page: The page within the block of interest
5298  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5299  * @end_bitidx: The last bit of interest
5300  * returns pageblock_bits flags
5301  */
5302 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5303                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5304 {
5305         struct zone *zone;
5306         unsigned long *bitmap;
5307         unsigned long pfn, bitidx;
5308         unsigned long flags = 0;
5309         unsigned long value = 1;
5310
5311         zone = page_zone(page);
5312         pfn = page_to_pfn(page);
5313         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5314         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5315
5316         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5317                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5318                         flags |= value;
5319
5320         return flags;
5321 }
5322
5323 /**
5324  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5325  * @page: The page within the block of interest
5326  * @start_bitidx: The first bit of interest
5327  * @end_bitidx: The last bit of interest
5328  * @flags: The flags to set
5329  */
5330 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5331                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5332 {
5333         struct zone *zone;
5334         unsigned long *bitmap;
5335         unsigned long pfn, bitidx;
5336         unsigned long value = 1;
5337
5338         zone = page_zone(page);
5339         pfn = page_to_pfn(page);
5340         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5341         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5342         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5343         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5344
5345         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5346                 if (flags & value)
5347                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5348                 else
5349                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5350 }
5351
5352 /*
5353  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5354  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5355  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5356  */
5357
5358 static int
5359 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5360 {
5361         unsigned long pfn, iter, found;
5362         /*
5363          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5364          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5365          */
5366         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5367                 return true;
5368
5369         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5370                 return true;
5371
5372         pfn = page_to_pfn(page);
5373         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5374                 unsigned long check = pfn + iter;
5375
5376                 if (!pfn_valid_within(check)) {
5377                         iter++;
5378                         continue;
5379                 }
5380                 page = pfn_to_page(check);
5381                 if (!page_count(page)) {
5382                         if (PageBuddy(page))
5383                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5384                         continue;
5385                 }
5386                 if (!PageLRU(page))
5387                         found++;
5388                 /*
5389                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5390                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5391                  * and it still to be fixed.
5392                  */
5393                 /*
5394                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5395                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5396                  *
5397                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5398                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5399                  * page at boot.
5400                  */
5401                 if (found > count)
5402                         return false;
5403         }
5404         return true;
5405 }
5406
5407 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5408 {
5409         struct zone *zone = page_zone(page);
5410         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5411 }
5412
5413 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5414 {
5415         struct zone *zone;
5416         unsigned long flags, pfn;
5417         struct memory_isolate_notify arg;
5418         int notifier_ret;
5419         int ret = -EBUSY;
5420         int zone_idx;
5421
5422         zone = page_zone(page);
5423         zone_idx = zone_idx(zone);
5424
5425         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5426
5427         pfn = page_to_pfn(page);
5428         arg.start_pfn = pfn;
5429         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5430         arg.pages_found = 0;
5431
5432         /*
5433          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5434          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5435          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5436          * number of pages in a range that are held by the balloon
5437          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5438          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5439          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5440          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5441          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5442          */
5443         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5444         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5445         if (notifier_ret)
5446                 goto out;
5447         /*
5448          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5449          * We just check MOVABLE pages.
5450          */
5451         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5452                 ret = 0;
5453
5454         /*
5455          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5456          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5457          */
5458
5459 out:
5460         if (!ret) {
5461                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5462                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5463         }
5464
5465         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5466         if (!ret)
5467                 drain_all_pages();
5468         return ret;
5469 }
5470
5471 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5472 {
5473         struct zone *zone;
5474         unsigned long flags;
5475         zone = page_zone(page);
5476         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5477         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5478                 goto out;
5479         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5480         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5481 out:
5482         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5483 }
5484
5485 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5486 /*
5487  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5488  */
5489 void
5490 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5491 {
5492         struct page *page;
5493         struct zone *zone;
5494         int order, i;
5495         unsigned long pfn;
5496         unsigned long flags;
5497         /* find the first valid pfn */
5498         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5499                 if (pfn_valid(pfn))
5500                         break;
5501         if (pfn == end_pfn)
5502                 return;
5503         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5504         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5505         pfn = start_pfn;
5506         while (pfn < end_pfn) {
5507                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5508                         pfn++;
5509                         continue;
5510                 }
5511                 page = pfn_to_page(pfn);
5512                 BUG_ON(page_count(page));
5513                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5514                 order = page_order(page);
5515 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5516                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5517                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5518 #endif
5519                 list_del(&page->lru);
5520                 rmv_page_order(page);
5521                 zone->free_area[order].nr_free--;
5522                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5523                                       - (1UL << order));
5524                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5525                         SetPageReserved((page+i));
5526                 pfn += (1 << order);
5527         }
5528         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5529 }
5530 #endif
5531
5532 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5533 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5534 {
5535         struct zone *zone = page_zone(page);
5536         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5537         unsigned long flags;
5538         int order;
5539
5540         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5541         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5542                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5543
5544                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5545                         break;
5546         }
5547         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5548
5549         return order < MAX_ORDER;
5550 }
5551 #endif
5552
5553 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5554         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5555         {1UL << PG_error,               "error"         },
5556         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5557         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5558         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5559         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5560         {1UL << PG_active,              "active"        },
5561         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5562         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5563         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5564         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5565         {1UL << PG_private,             "private"       },
5566         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5567         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5568 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5569         {1UL << PG_head,                "head"          },
5570         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5571 #else
5572         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5573 #endif
5574         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5575         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5576         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5577         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5578         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5579 #ifdef CONFIG_MMU
5580         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5581 #endif
5582 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5583         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5584 #endif
5585 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5586         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5587 #endif
5588         {-1UL,                          NULL            },
5589 };
5590
5591 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5592 {
5593         const char *delim = "";
5594         unsigned long mask;
5595         int i;
5596
5597         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5598
5599         /* remove zone id */
5600         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5601
5602         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5603
5604                 mask = pageflag_names[i].mask;
5605                 if ((flags & mask) != mask)
5606                         continue;
5607
5608                 flags &= ~mask;
5609                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5610                 delim = "|";
5611         }
5612
5613         /* check for left over flags */
5614         if (flags)
5615                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5616
5617         printk(")\n");
5618 }
5619
5620 void dump_page(struct page *page)
5621 {
5622         printk(KERN_ALERT
5623                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5624                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5625                 page->mapping, page->index);
5626         dump_page_flags(page->flags);
5627 }