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