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