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