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