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