mm, mem-hotplug: update pcp->stat_threshold when memory hotplug occur
[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/vmstat.h>
43 #include <linux/mempolicy.h>
44 #include <linux/stop_machine.h>
45 #include <linux/sort.h>
46 #include <linux/pfn.h>
47 #include <linux/backing-dev.h>
48 #include <linux/fault-inject.h>
49 #include <linux/page-isolation.h>
50 #include <linux/page_cgroup.h>
51 #include <linux/debugobjects.h>
52 #include <linux/kmemleak.h>
53 #include <linux/memory.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59
60 #include <asm/tlbflush.h>
61 #include <asm/div64.h>
62 #include "internal.h"
63
64 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
65 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
66 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
67 #endif
68
69 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
70 /*
71  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
72  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
73  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
74  * defined in <linux/topology.h>.
75  */
76 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
77 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
78 #endif
79
80 /*
81  * Array of node states.
82  */
83 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
84         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
85         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
86 #ifndef CONFIG_NUMA
87         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
89         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #endif
91         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif  /* NUMA */
93 };
94 EXPORT_SYMBOL(node_states);
95
96 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
97 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
98 int percpu_pagelist_fraction;
99 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
100
101 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
102 /*
103  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
104  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
105  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
106  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
107  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
108  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
109  */
110
111 static gfp_t saved_gfp_mask;
112
113 void pm_restore_gfp_mask(void)
114 {
115         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
116         if (saved_gfp_mask) {
117                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
118                 saved_gfp_mask = 0;
119         }
120 }
121
122 void pm_restrict_gfp_mask(void)
123 {
124         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
125         WARN_ON(saved_gfp_mask);
126         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
127         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
128 }
129 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
130
131 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
132 int pageblock_order __read_mostly;
133 #endif
134
135 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
136
137 /*
138  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
139  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
140  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
141  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
142  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
143  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
144  *
145  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
146  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
147  */
148 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
149 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
150          256,
151 #endif
152 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
153          256,
154 #endif
155 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
156          32,
157 #endif
158          32,
159 };
160
161 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
162
163 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
164 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
165          "DMA",
166 #endif
167 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
168          "DMA32",
169 #endif
170          "Normal",
171 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
172          "HighMem",
173 #endif
174          "Movable",
175 };
176
177 int min_free_kbytes = 1024;
178
179 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
180 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
181 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
182
183 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
184   /*
185    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
186    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
187    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
188    * so the number of times add_active_range() can be called is
189    * related to the number of nodes and the number of holes
190    */
191   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
192     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
193     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
194   #else
195     #if MAX_NUMNODES >= 32
196       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
197       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
198     #else
199       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
200       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
201     #endif
202   #endif
203
204   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
205   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
206   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
207   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
208   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
209   static unsigned long __initdata required_movablecore;
210   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
211
212   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
213   int movable_zone;
214   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
215 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
216
217 #if MAX_NUMNODES > 1
218 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
219 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
220 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
221 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
222 #endif
223
224 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
225
226 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228
229         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
230                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
231
232         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
233                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
234 }
235
236 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
237
238 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
239 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
240 {
241         int ret = 0;
242         unsigned seq;
243         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
244
245         do {
246                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
247                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
248                         ret = 1;
249                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
250                         ret = 1;
251         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
252
253         return ret;
254 }
255
256 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
257 {
258         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
259                 return 0;
260         if (zone != page_zone(page))
261                 return 0;
262
263         return 1;
264 }
265 /*
266  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
267  */
268 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
269 {
270         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
271                 return 1;
272         if (!page_is_consistent(zone, page))
273                 return 1;
274
275         return 0;
276 }
277 #else
278 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
279 {
280         return 0;
281 }
282 #endif
283
284 static void bad_page(struct page *page)
285 {
286         static unsigned long resume;
287         static unsigned long nr_shown;
288         static unsigned long nr_unshown;
289
290         /* Don't complain about poisoned pages */
291         if (PageHWPoison(page)) {
292                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
293                 return;
294         }
295
296         /*
297          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
298          * or allow a steady drip of one report per second.
299          */
300         if (nr_shown == 60) {
301                 if (time_before(jiffies, resume)) {
302                         nr_unshown++;
303                         goto out;
304                 }
305                 if (nr_unshown) {
306                         printk(KERN_ALERT
307                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
308                                 nr_unshown);
309                         nr_unshown = 0;
310                 }
311                 nr_shown = 0;
312         }
313         if (nr_shown++ == 0)
314                 resume = jiffies + 60 * HZ;
315
316         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
317                 current->comm, page_to_pfn(page));
318         dump_page(page);
319
320         dump_stack();
321 out:
322         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
323         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
324         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
325 }
326
327 /*
328  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
329  *
330  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
331  *
332  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
333  *
334  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
335  * the head page (even the head page has this).
336  *
337  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
338  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
339  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
340  */
341
342 static void free_compound_page(struct page *page)
343 {
344         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
345 }
346
347 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
348 {
349         int i;
350         int nr_pages = 1 << order;
351
352         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
353         set_compound_order(page, order);
354         __SetPageHead(page);
355         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
356                 struct page *p = page + i;
357
358                 __SetPageTail(p);
359                 p->first_page = page;
360         }
361 }
362
363 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
364 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
365 {
366         int i;
367         int nr_pages = 1 << order;
368         int bad = 0;
369
370         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
371             unlikely(!PageHead(page))) {
372                 bad_page(page);
373                 bad++;
374         }
375
376         __ClearPageHead(page);
377
378         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
379                 struct page *p = page + i;
380
381                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
382                         bad_page(page);
383                         bad++;
384                 }
385                 __ClearPageTail(p);
386         }
387
388         return bad;
389 }
390
391 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
392 {
393         int i;
394
395         /*
396          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
397          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
398          */
399         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
400         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
401                 clear_highpage(page + i);
402 }
403
404 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
405 {
406         set_page_private(page, order);
407         __SetPageBuddy(page);
408 }
409
410 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
411 {
412         __ClearPageBuddy(page);
413         set_page_private(page, 0);
414 }
415
416 /*
417  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
418  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
419  *
420  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
421  * the following equation:
422  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
423  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
424  * 1 buddy is #10:
425  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
426  *
427  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
428  * satisfies the following equation:
429  *     P = B & ~(1 << O)
430  *
431  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
432  */
433 static inline unsigned long
434 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
435 {
436         return page_idx ^ (1 << order);
437 }
438
439 /*
440  * This function checks whether a page is free && is the buddy
441  * we can do coalesce a page and its buddy if
442  * (a) the buddy is not in a hole &&
443  * (b) the buddy is in the buddy system &&
444  * (c) a page and its buddy have the same order &&
445  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
446  *
447  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
448  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
449  *
450  * For recording page's order, we use page_private(page).
451  */
452 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
453                                                                 int order)
454 {
455         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
456                 return 0;
457
458         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
459                 return 0;
460
461         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
462                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
463                 return 1;
464         }
465         return 0;
466 }
467
468 /*
469  * Freeing function for a buddy system allocator.
470  *
471  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
472  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
473  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
474  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
475  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
476  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
477  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
478  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
479  * parts of the VM system.
480  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
481  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
482  * order is recorded in page_private(page) field.
483  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
484  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
485  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
486  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
487  * triggers coalescing into a block of larger size.            
488  *
489  * -- wli
490  */
491
492 static inline void __free_one_page(struct page *page,
493                 struct zone *zone, unsigned int order,
494                 int migratetype)
495 {
496         unsigned long page_idx;
497         unsigned long combined_idx;
498         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
499         struct page *buddy;
500
501         if (unlikely(PageCompound(page)))
502                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
503                         return;
504
505         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
506
507         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
508
509         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
510         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
511
512         while (order < MAX_ORDER-1) {
513                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
514                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
515                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
516                         break;
517
518                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
519                 list_del(&buddy->lru);
520                 zone->free_area[order].nr_free--;
521                 rmv_page_order(buddy);
522                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
523                 page = page + (combined_idx - page_idx);
524                 page_idx = combined_idx;
525                 order++;
526         }
527         set_page_order(page, order);
528
529         /*
530          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
531          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
532          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
533          * that is happening, add the free page to the tail of the list
534          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
535          * as a higher order page
536          */
537         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
538                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
539                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
540                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
541                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
542                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
543                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
544                         list_add_tail(&page->lru,
545                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
546                         goto out;
547                 }
548         }
549
550         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
551 out:
552         zone->free_area[order].nr_free++;
553 }
554
555 /*
556  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
557  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
558  * free_pages_check() will verify...
559  */
560 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
561 {
562         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
563         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
564 }
565
566 static inline int free_pages_check(struct page *page)
567 {
568         if (unlikely(page_mapcount(page) |
569                 (page->mapping != NULL)  |
570                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
571                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
572                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
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                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
622                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
623                         batch_free = to_free;
624
625                 do {
626                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
627                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
628                         list_del(&page->lru);
629                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
630                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
631                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
632                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
633         }
634         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
635         spin_unlock(&zone->lock);
636 }
637
638 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
639                                 int migratetype)
640 {
641         spin_lock(&zone->lock);
642         zone->all_unreclaimable = 0;
643         zone->pages_scanned = 0;
644
645         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
646         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
647         spin_unlock(&zone->lock);
648 }
649
650 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
651 {
652         int i;
653         int bad = 0;
654
655         trace_mm_page_free_direct(page, order);
656         kmemcheck_free_shadow(page, order);
657
658         if (PageAnon(page))
659                 page->mapping = NULL;
660         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
661                 bad += free_pages_check(page + i);
662         if (bad)
663                 return false;
664
665         if (!PageHighMem(page)) {
666                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
667                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
668                                            PAGE_SIZE << order);
669         }
670         arch_free_page(page, order);
671         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
672
673         return true;
674 }
675
676 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
677 {
678         unsigned long flags;
679         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
680
681         if (!free_pages_prepare(page, order))
682                 return;
683
684         local_irq_save(flags);
685         if (unlikely(wasMlocked))
686                 free_page_mlock(page);
687         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
688         free_one_page(page_zone(page), page, order,
689                                         get_pageblock_migratetype(page));
690         local_irq_restore(flags);
691 }
692
693 /*
694  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
695  */
696 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
697 {
698         if (order == 0) {
699                 __ClearPageReserved(page);
700                 set_page_count(page, 0);
701                 set_page_refcounted(page);
702                 __free_page(page);
703         } else {
704                 int loop;
705
706                 prefetchw(page);
707                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
708                         struct page *p = &page[loop];
709
710                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
711                                 prefetchw(p + 1);
712                         __ClearPageReserved(p);
713                         set_page_count(p, 0);
714                 }
715
716                 set_page_refcounted(page);
717                 __free_pages(page, order);
718         }
719 }
720
721
722 /*
723  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
724  * Please do not alter this order without good reasons and regression
725  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
726  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
727  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
728  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
729  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
730  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
731  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
732  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
733  *
734  * -- wli
735  */
736 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
737         int low, int high, struct free_area *area,
738         int migratetype)
739 {
740         unsigned long size = 1 << high;
741
742         while (high > low) {
743                 area--;
744                 high--;
745                 size >>= 1;
746                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
747                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
748                 area->nr_free++;
749                 set_page_order(&page[size], high);
750         }
751 }
752
753 /*
754  * This page is about to be returned from the page allocator
755  */
756 static inline int check_new_page(struct page *page)
757 {
758         if (unlikely(page_mapcount(page) |
759                 (page->mapping != NULL)  |
760                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
761                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
762                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
763                 bad_page(page);
764                 return 1;
765         }
766         return 0;
767 }
768
769 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
770 {
771         int i;
772
773         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
774                 struct page *p = page + i;
775                 if (unlikely(check_new_page(p)))
776                         return 1;
777         }
778
779         set_page_private(page, 0);
780         set_page_refcounted(page);
781
782         arch_alloc_page(page, order);
783         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
784
785         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
786                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
787
788         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
789                 prep_compound_page(page, order);
790
791         return 0;
792 }
793
794 /*
795  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
796  * the smallest available page from the freelists
797  */
798 static inline
799 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
800                                                 int migratetype)
801 {
802         unsigned int current_order;
803         struct free_area * area;
804         struct page *page;
805
806         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
807         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
808                 area = &(zone->free_area[current_order]);
809                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
810                         continue;
811
812                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
813                                                         struct page, lru);
814                 list_del(&page->lru);
815                 rmv_page_order(page);
816                 area->nr_free--;
817                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
818                 return page;
819         }
820
821         return NULL;
822 }
823
824
825 /*
826  * This array describes the order lists are fallen back to when
827  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
828  */
829 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
830         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
831         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
832         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
833         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
834 };
835
836 /*
837  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
838  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
839  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
840  */
841 static int move_freepages(struct zone *zone,
842                           struct page *start_page, struct page *end_page,
843                           int migratetype)
844 {
845         struct page *page;
846         unsigned long order;
847         int pages_moved = 0;
848
849 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
850         /*
851          * page_zone is not safe to call in this context when
852          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
853          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
854          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
855          * grouping pages by mobility
856          */
857         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
858 #endif
859
860         for (page = start_page; page <= end_page;) {
861                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
862                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
863
864                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
865                         page++;
866                         continue;
867                 }
868
869                 if (!PageBuddy(page)) {
870                         page++;
871                         continue;
872                 }
873
874                 order = page_order(page);
875                 list_move(&page->lru,
876                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
877                 page += 1 << order;
878                 pages_moved += 1 << order;
879         }
880
881         return pages_moved;
882 }
883
884 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
885                                 int migratetype)
886 {
887         unsigned long start_pfn, end_pfn;
888         struct page *start_page, *end_page;
889
890         start_pfn = page_to_pfn(page);
891         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
892         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
893         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
894         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
895
896         /* Do not cross zone boundaries */
897         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
898                 start_page = page;
899         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
900                 return 0;
901
902         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
903 }
904
905 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
906                                         int start_order, int migratetype)
907 {
908         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
909
910         while (nr_pageblocks--) {
911                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
912                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
913         }
914 }
915
916 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
917 static inline struct page *
918 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
919 {
920         struct free_area * area;
921         int current_order;
922         struct page *page;
923         int migratetype, i;
924
925         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
926         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
927                                                 --current_order) {
928                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
929                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
930
931                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
932                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
933                                 continue;
934
935                         area = &(zone->free_area[current_order]);
936                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
937                                 continue;
938
939                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
940                                         struct page, lru);
941                         area->nr_free--;
942
943                         /*
944                          * If breaking a large block of pages, move all free
945                          * pages to the preferred allocation list. If falling
946                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
947                          * aggressive about taking ownership of free pages
948                          */
949                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
950                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
951                                         page_group_by_mobility_disabled) {
952                                 unsigned long pages;
953                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
954                                                                 start_migratetype);
955
956                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
957                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
958                                                 page_group_by_mobility_disabled)
959                                         set_pageblock_migratetype(page,
960                                                                 start_migratetype);
961
962                                 migratetype = start_migratetype;
963                         }
964
965                         /* Remove the page from the freelists */
966                         list_del(&page->lru);
967                         rmv_page_order(page);
968
969                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
970                         if (current_order >= pageblock_order)
971                                 change_pageblock_range(page, current_order,
972                                                         start_migratetype);
973
974                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
975
976                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
977                                 start_migratetype, migratetype);
978
979                         return page;
980                 }
981         }
982
983         return NULL;
984 }
985
986 /*
987  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
988  * Call me with the zone->lock already held.
989  */
990 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
991                                                 int migratetype)
992 {
993         struct page *page;
994
995 retry_reserve:
996         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
997
998         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
999                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1000
1001                 /*
1002                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1003                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1004                  * and we want just one call site
1005                  */
1006                 if (!page) {
1007                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1008                         goto retry_reserve;
1009                 }
1010         }
1011
1012         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1013         return page;
1014 }
1015
1016 /* 
1017  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1018  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1019  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1020  */
1021 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1022                         unsigned long count, struct list_head *list,
1023                         int migratetype, int cold)
1024 {
1025         int i;
1026         
1027         spin_lock(&zone->lock);
1028         for (i = 0; i < count; ++i) {
1029                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1030                 if (unlikely(page == NULL))
1031                         break;
1032
1033                 /*
1034                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1035                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1036                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1037                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1038                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1039                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1040                  * properly.
1041                  */
1042                 if (likely(cold == 0))
1043                         list_add(&page->lru, list);
1044                 else
1045                         list_add_tail(&page->lru, list);
1046                 set_page_private(page, migratetype);
1047                 list = &page->lru;
1048         }
1049         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1050         spin_unlock(&zone->lock);
1051         return i;
1052 }
1053
1054 #ifdef CONFIG_NUMA
1055 /*
1056  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1057  * currently executing processor on remote nodes after they have
1058  * expired.
1059  *
1060  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1061  * a single processor.
1062  */
1063 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1064 {
1065         unsigned long flags;
1066         int to_drain;
1067
1068         local_irq_save(flags);
1069         if (pcp->count >= pcp->batch)
1070                 to_drain = pcp->batch;
1071         else
1072                 to_drain = pcp->count;
1073         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1074         pcp->count -= to_drain;
1075         local_irq_restore(flags);
1076 }
1077 #endif
1078
1079 /*
1080  * Drain pages of the indicated processor.
1081  *
1082  * The processor must either be the current processor and the
1083  * thread pinned to the current processor or a processor that
1084  * is not online.
1085  */
1086 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1087 {
1088         unsigned long flags;
1089         struct zone *zone;
1090
1091         for_each_populated_zone(zone) {
1092                 struct per_cpu_pageset *pset;
1093                 struct per_cpu_pages *pcp;
1094
1095                 local_irq_save(flags);
1096                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1097
1098                 pcp = &pset->pcp;
1099                 if (pcp->count) {
1100                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1101                         pcp->count = 0;
1102                 }
1103                 local_irq_restore(flags);
1104         }
1105 }
1106
1107 /*
1108  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1109  */
1110 void drain_local_pages(void *arg)
1111 {
1112         drain_pages(smp_processor_id());
1113 }
1114
1115 /*
1116  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1117  */
1118 void drain_all_pages(void)
1119 {
1120         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1121 }
1122
1123 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1124
1125 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1126 {
1127         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1128         unsigned long flags;
1129         int order, t;
1130         struct list_head *curr;
1131
1132         if (!zone->spanned_pages)
1133                 return;
1134
1135         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1136
1137         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1138         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1139                 if (pfn_valid(pfn)) {
1140                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1141
1142                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1143                                 swsusp_unset_page_free(page);
1144                 }
1145
1146         for_each_migratetype_order(order, t) {
1147                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1148                         unsigned long i;
1149
1150                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1151                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1152                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1153                 }
1154         }
1155         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1156 }
1157 #endif /* CONFIG_PM */
1158
1159 /*
1160  * Free a 0-order page
1161  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1162  */
1163 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1164 {
1165         struct zone *zone = page_zone(page);
1166         struct per_cpu_pages *pcp;
1167         unsigned long flags;
1168         int migratetype;
1169         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1170
1171         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1172                 return;
1173
1174         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1175         set_page_private(page, migratetype);
1176         local_irq_save(flags);
1177         if (unlikely(wasMlocked))
1178                 free_page_mlock(page);
1179         __count_vm_event(PGFREE);
1180
1181         /*
1182          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1183          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1184          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1185          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1186          * excessively into the page allocator
1187          */
1188         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1189                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1190                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1191                         goto out;
1192                 }
1193                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1194         }
1195
1196         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1197         if (cold)
1198                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1199         else
1200                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1201         pcp->count++;
1202         if (pcp->count >= pcp->high) {
1203                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1204                 pcp->count -= pcp->batch;
1205         }
1206
1207 out:
1208         local_irq_restore(flags);
1209 }
1210
1211 /*
1212  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1213  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1214  * Each sub-page must be freed individually.
1215  *
1216  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1217  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1218  */
1219 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1220 {
1221         int i;
1222
1223         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1224         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1225
1226 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1227         /*
1228          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1229          * otherwise free the whole shadow.
1230          */
1231         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1232                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1233 #endif
1234
1235         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1236                 set_page_refcounted(page + i);
1237 }
1238
1239 /*
1240  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1241  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1242  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1243  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1244  * are enabled.
1245  *
1246  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1247  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1248  */
1249 int split_free_page(struct page *page)
1250 {
1251         unsigned int order;
1252         unsigned long watermark;
1253         struct zone *zone;
1254
1255         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1256
1257         zone = page_zone(page);
1258         order = page_order(page);
1259
1260         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1261         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1262         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1263                 return 0;
1264
1265         /* Remove page from free list */
1266         list_del(&page->lru);
1267         zone->free_area[order].nr_free--;
1268         rmv_page_order(page);
1269         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1270
1271         /* Split into individual pages */
1272         set_page_refcounted(page);
1273         split_page(page, order);
1274
1275         if (order >= pageblock_order - 1) {
1276                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1277                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1278                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1279         }
1280
1281         return 1 << order;
1282 }
1283
1284 /*
1285  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1286  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1287  * or two.
1288  */
1289 static inline
1290 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1291                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1292                         int migratetype)
1293 {
1294         unsigned long flags;
1295         struct page *page;
1296         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1297
1298 again:
1299         if (likely(order == 0)) {
1300                 struct per_cpu_pages *pcp;
1301                 struct list_head *list;
1302
1303                 local_irq_save(flags);
1304                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1305                 list = &pcp->lists[migratetype];
1306                 if (list_empty(list)) {
1307                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1308                                         pcp->batch, list,
1309                                         migratetype, cold);
1310                         if (unlikely(list_empty(list)))
1311                                 goto failed;
1312                 }
1313
1314                 if (cold)
1315                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1316                 else
1317                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1318
1319                 list_del(&page->lru);
1320                 pcp->count--;
1321         } else {
1322                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1323                         /*
1324                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1325                          *
1326                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1327                          * properly detect and handle allocation failures.
1328                          *
1329                          * We most definitely don't want callers attempting to
1330                          * allocate greater than order-1 page units with
1331                          * __GFP_NOFAIL.
1332                          */
1333                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1334                 }
1335                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1336                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1337                 spin_unlock(&zone->lock);
1338                 if (!page)
1339                         goto failed;
1340                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1341         }
1342
1343         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1344         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1345         local_irq_restore(flags);
1346
1347         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1348         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1349                 goto again;
1350         return page;
1351
1352 failed:
1353         local_irq_restore(flags);
1354         return NULL;
1355 }
1356
1357 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1358 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1359 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1360 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1361 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1362
1363 /* Mask to get the watermark bits */
1364 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1365
1366 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1367 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1368 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1369
1370 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1371
1372 static struct fail_page_alloc_attr {
1373         struct fault_attr attr;
1374
1375         u32 ignore_gfp_highmem;
1376         u32 ignore_gfp_wait;
1377         u32 min_order;
1378
1379 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1380
1381         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1382         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1383         struct dentry *min_order_file;
1384
1385 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1386
1387 } fail_page_alloc = {
1388         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1389         .ignore_gfp_wait = 1,
1390         .ignore_gfp_highmem = 1,
1391         .min_order = 1,
1392 };
1393
1394 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1395 {
1396         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1397 }
1398 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1399
1400 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1401 {
1402         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1403                 return 0;
1404         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1405                 return 0;
1406         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1407                 return 0;
1408         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1409                 return 0;
1410
1411         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1412 }
1413
1414 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1415
1416 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1417 {
1418         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1419         struct dentry *dir;
1420         int err;
1421
1422         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1423                                        "fail_page_alloc");
1424         if (err)
1425                 return err;
1426         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1427
1428         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1429                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1430                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1431
1432         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1433                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1434                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1435         fail_page_alloc.min_order_file =
1436                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1437                                    &fail_page_alloc.min_order);
1438
1439         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1440             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1441             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1442                 err = -ENOMEM;
1443                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1444                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1445                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1446                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1447         }
1448
1449         return err;
1450 }
1451
1452 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1453
1454 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1455
1456 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1457
1458 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1459 {
1460         return 0;
1461 }
1462
1463 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1464
1465 /*
1466  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1467  * of the allocation.
1468  */
1469 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1470                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1471 {
1472         /* free_pages my go negative - that's OK */
1473         long min = mark;
1474         int o;
1475
1476         free_pages -= (1 << order) + 1;
1477         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1478                 min -= min / 2;
1479         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1480                 min -= min / 4;
1481
1482         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1483                 return false;
1484         for (o = 0; o < order; o++) {
1485                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1486                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1487
1488                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1489                 min >>= 1;
1490
1491                 if (free_pages <= min)
1492                         return false;
1493         }
1494         return true;
1495 }
1496
1497 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1498                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1499 {
1500         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1501                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1502 }
1503
1504 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1505                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1506 {
1507         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1508
1509         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1510                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1511
1512         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1513                                                                 free_pages);
1514 }
1515
1516 #ifdef CONFIG_NUMA
1517 /*
1518  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1519  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1520  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1521  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1522  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1523  *
1524  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1525  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1526  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1527  *
1528  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1529  * nothing and returns NULL.
1530  *
1531  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1532  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1533  *
1534  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1535  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1536  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1537  * quickly as we can.
1538  */
1539 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1540 {
1541         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1542         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1543
1544         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1545         if (!zlc)
1546                 return NULL;
1547
1548         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1549                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1550                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1551         }
1552
1553         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1554                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1555                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1556         return allowednodes;
1557 }
1558
1559 /*
1560  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1561  * if it is worth looking at further for free memory:
1562  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1563  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1564  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1565  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1566  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1567  * else return false (zero) if it is not.
1568  *
1569  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1570  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1571  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1572  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1573  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1574  * into the second scan of the zonelist.
1575  *
1576  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1577  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1578  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1579  * unturned looking for a free page.
1580  */
1581 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1582                                                 nodemask_t *allowednodes)
1583 {
1584         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1585         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1586         int n;                          /* node that zone *z is on */
1587
1588         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1589         if (!zlc)
1590                 return 1;
1591
1592         i = z - zonelist->_zonerefs;
1593         n = zlc->z_to_n[i];
1594
1595         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1596         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1597 }
1598
1599 /*
1600  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1601  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1602  * from that zone don't waste time re-examining it.
1603  */
1604 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1605 {
1606         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1607         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1608
1609         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1610         if (!zlc)
1611                 return;
1612
1613         i = z - zonelist->_zonerefs;
1614
1615         set_bit(i, zlc->fullzones);
1616 }
1617
1618 #else   /* CONFIG_NUMA */
1619
1620 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1621 {
1622         return NULL;
1623 }
1624
1625 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1626                                 nodemask_t *allowednodes)
1627 {
1628         return 1;
1629 }
1630
1631 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1632 {
1633 }
1634 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1635
1636 /*
1637  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1638  * a page.
1639  */
1640 static struct page *
1641 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1642                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1643                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1644 {
1645         struct zoneref *z;
1646         struct page *page = NULL;
1647         int classzone_idx;
1648         struct zone *zone;
1649         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1650         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1651         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1652
1653         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1654 zonelist_scan:
1655         /*
1656          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1657          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1658          */
1659         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1660                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1661                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1662                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1663                                 continue;
1664                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1665                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1666                                 goto try_next_zone;
1667
1668                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1669                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1670                         unsigned long mark;
1671                         int ret;
1672
1673                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1674                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1675                                     classzone_idx, alloc_flags))
1676                                 goto try_this_zone;
1677
1678                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1679                                 goto this_zone_full;
1680
1681                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1682                         switch (ret) {
1683                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1684                                 /* did not scan */
1685                                 goto try_next_zone;
1686                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1687                                 /* scanned but unreclaimable */
1688                                 goto this_zone_full;
1689                         default:
1690                                 /* did we reclaim enough */
1691                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1692                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1693                                         goto this_zone_full;
1694                         }
1695                 }
1696
1697 try_this_zone:
1698                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1699                                                 gfp_mask, migratetype);
1700                 if (page)
1701                         break;
1702 this_zone_full:
1703                 if (NUMA_BUILD)
1704                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1705 try_next_zone:
1706                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1707                         /*
1708                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1709                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1710                          */
1711                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1712                         zlc_active = 1;
1713                         did_zlc_setup = 1;
1714                 }
1715         }
1716
1717         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1718                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1719                 zlc_active = 0;
1720                 goto zonelist_scan;
1721         }
1722         return page;
1723 }
1724
1725 /*
1726  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1727  * meminfo in irq context.
1728  */
1729 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1730 {
1731         bool ret = false;
1732
1733 #if NODES_SHIFT > 8
1734         ret = in_interrupt();
1735 #endif
1736         return ret;
1737 }
1738
1739 static inline int
1740 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1741                                 unsigned long pages_reclaimed)
1742 {
1743         /* Do not loop if specifically requested */
1744         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1745                 return 0;
1746
1747         /*
1748          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1749          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1750          * implementations.
1751          */
1752         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1753                 return 1;
1754
1755         /*
1756          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1757          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1758          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1759          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1760          * allocation still fails, we stop retrying.
1761          */
1762         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1763                 return 1;
1764
1765         /*
1766          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1767          * explicitly requests that.
1768          */
1769         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1770                 return 1;
1771
1772         return 0;
1773 }
1774
1775 static inline struct page *
1776 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1777         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1778         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1779         int migratetype)
1780 {
1781         struct page *page;
1782
1783         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1784         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1785                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1786                 return NULL;
1787         }
1788
1789         /*
1790          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1791          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1792          * we're still under heavy pressure.
1793          */
1794         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1795                 order, zonelist, high_zoneidx,
1796                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1797                 preferred_zone, migratetype);
1798         if (page)
1799                 goto out;
1800
1801         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1802                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1803                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1804                         goto out;
1805                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1806                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1807                         goto out;
1808                 /*
1809                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1810                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1811                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1812                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1813                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1814                  */
1815                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1816                         goto out;
1817         }
1818         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1819         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1820
1821 out:
1822         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1823         return page;
1824 }
1825
1826 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1827 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1828 static struct page *
1829 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1830         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1831         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1832         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1833         bool sync_migration)
1834 {
1835         struct page *page;
1836
1837         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1838                 return NULL;
1839
1840         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1841         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1842                                                 nodemask, sync_migration);
1843         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1844         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1845
1846                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1847                 drain_pages(get_cpu());
1848                 put_cpu();
1849
1850                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1851                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1852                                 alloc_flags, preferred_zone,
1853                                 migratetype);
1854                 if (page) {
1855                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1856                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1857                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1858                         return page;
1859                 }
1860
1861                 /*
1862                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1863                  * The most likely reason is that pages exist,
1864                  * but not enough to satisfy watermarks.
1865                  */
1866                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1867                 defer_compaction(preferred_zone);
1868
1869                 cond_resched();
1870         }
1871
1872         return NULL;
1873 }
1874 #else
1875 static inline struct page *
1876 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1877         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1878         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1879         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1880         bool sync_migration)
1881 {
1882         return NULL;
1883 }
1884 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1885
1886 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1887 static inline struct page *
1888 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1889         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1890         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1891         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1892 {
1893         struct page *page = NULL;
1894         struct reclaim_state reclaim_state;
1895         bool drained = false;
1896
1897         cond_resched();
1898
1899         /* We now go into synchronous reclaim */
1900         cpuset_memory_pressure_bump();
1901         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1902         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1903         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1904         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1905
1906         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1907
1908         current->reclaim_state = NULL;
1909         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1910         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1911
1912         cond_resched();
1913
1914         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1915                 return NULL;
1916
1917 retry:
1918         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1919                                         zonelist, high_zoneidx,
1920                                         alloc_flags, preferred_zone,
1921                                         migratetype);
1922
1923         /*
1924          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1925          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1926          */
1927         if (!page && !drained) {
1928                 drain_all_pages();
1929                 drained = true;
1930                 goto retry;
1931         }
1932
1933         return page;
1934 }
1935
1936 /*
1937  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1938  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1939  */
1940 static inline struct page *
1941 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1942         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1943         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1944         int migratetype)
1945 {
1946         struct page *page;
1947
1948         do {
1949                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1950                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1951                         preferred_zone, migratetype);
1952
1953                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1954                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1955         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1956
1957         return page;
1958 }
1959
1960 static inline
1961 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1962                                                 enum zone_type high_zoneidx,
1963                                                 enum zone_type classzone_idx)
1964 {
1965         struct zoneref *z;
1966         struct zone *zone;
1967
1968         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1969                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
1970 }
1971
1972 static inline int
1973 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1974 {
1975         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1976         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1977
1978         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1979         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
1980
1981         /*
1982          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1983          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1984          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1985          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1986          */
1987         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1988
1989         if (!wait) {
1990                 /*
1991                  * Not worth trying to allocate harder for
1992                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
1993                  */
1994                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1995                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1996                 /*
1997                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1998                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1999                  */
2000                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2001         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2002                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2003
2004         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2005                 if (!in_interrupt() &&
2006                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2007                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2008                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2009         }
2010
2011         return alloc_flags;
2012 }
2013
2014 static inline struct page *
2015 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2016         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2017         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2018         int migratetype)
2019 {
2020         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2021         struct page *page = NULL;
2022         int alloc_flags;
2023         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2024         unsigned long did_some_progress;
2025         bool sync_migration = false;
2026
2027         /*
2028          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2029          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2030          * be using allocators in order of preference for an area that is
2031          * too large.
2032          */
2033         if (order >= MAX_ORDER) {
2034                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2035                 return NULL;
2036         }
2037
2038         /*
2039          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2040          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2041          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2042          * using a larger set of nodes after it has established that the
2043          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2044          * over allocated.
2045          */
2046         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2047                 goto nopage;
2048
2049 restart:
2050         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2051                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2052                                                 zone_idx(preferred_zone));
2053
2054         /*
2055          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2056          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2057          * to how we want to proceed.
2058          */
2059         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2060
2061         /*
2062          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2063          * cpusets.
2064          */
2065         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2066                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2067                                         &preferred_zone);
2068
2069         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2070         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2071                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2072                         preferred_zone, migratetype);
2073         if (page)
2074                 goto got_pg;
2075
2076 rebalance:
2077         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2078         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2079                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2080                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2081                                 preferred_zone, migratetype);
2082                 if (page)
2083                         goto got_pg;
2084         }
2085
2086         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2087         if (!wait)
2088                 goto nopage;
2089
2090         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2091         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2092                 goto nopage;
2093
2094         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2095         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2096                 goto nopage;
2097
2098         /*
2099          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2100          * attempts after direct reclaim are synchronous
2101          */
2102         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2103                                         zonelist, high_zoneidx,
2104                                         nodemask,
2105                                         alloc_flags, preferred_zone,
2106                                         migratetype, &did_some_progress,
2107                                         sync_migration);
2108         if (page)
2109                 goto got_pg;
2110         sync_migration = !(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD);
2111
2112         /* Try direct reclaim and then allocating */
2113         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2114                                         zonelist, high_zoneidx,
2115                                         nodemask,
2116                                         alloc_flags, preferred_zone,
2117                                         migratetype, &did_some_progress);
2118         if (page)
2119                 goto got_pg;
2120
2121         /*
2122          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2123          * running out of options and have to consider going OOM
2124          */
2125         if (!did_some_progress) {
2126                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2127                         if (oom_killer_disabled)
2128                                 goto nopage;
2129                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2130                                         zonelist, high_zoneidx,
2131                                         nodemask, preferred_zone,
2132                                         migratetype);
2133                         if (page)
2134                                 goto got_pg;
2135
2136                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2137                                 /*
2138                                  * The oom killer is not called for high-order
2139                                  * allocations that may fail, so if no progress
2140                                  * is being made, there are no other options and
2141                                  * retrying is unlikely to help.
2142                                  */
2143                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2144                                         goto nopage;
2145                                 /*
2146                                  * The oom killer is not called for lowmem
2147                                  * allocations to prevent needlessly killing
2148                                  * innocent tasks.
2149                                  */
2150                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2151                                         goto nopage;
2152                         }
2153
2154                         goto restart;
2155                 }
2156         }
2157
2158         /* Check if we should retry the allocation */
2159         pages_reclaimed += did_some_progress;
2160         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2161                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2162                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2163                 goto rebalance;
2164         } else {
2165                 /*
2166                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2167                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2168                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2169                  */
2170                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2171                                         zonelist, high_zoneidx,
2172                                         nodemask,
2173                                         alloc_flags, preferred_zone,
2174                                         migratetype, &did_some_progress,
2175                                         sync_migration);
2176                 if (page)
2177                         goto got_pg;
2178         }
2179
2180 nopage:
2181         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2182                 unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2183
2184                 /*
2185                  * This documents exceptions given to allocations in certain
2186                  * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2187                  * of allowed nodes.
2188                  */
2189                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2190                         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2191                             (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2192                                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2193                 if (in_interrupt() || !wait)
2194                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2195
2196                 pr_warning("%s: page allocation failure. order:%d, mode:0x%x\n",
2197                         current->comm, order, gfp_mask);
2198                 dump_stack();
2199                 if (!should_suppress_show_mem())
2200                         show_mem(filter);
2201         }
2202         return page;
2203 got_pg:
2204         if (kmemcheck_enabled)
2205                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2206         return page;
2207
2208 }
2209
2210 /*
2211  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2212  */
2213 struct page *
2214 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2215                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2216 {
2217         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2218         struct zone *preferred_zone;
2219         struct page *page;
2220         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2221
2222         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2223
2224         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2225
2226         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2227
2228         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2229                 return NULL;
2230
2231         /*
2232          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2233          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2234          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2235          */
2236         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2237                 return NULL;
2238
2239         get_mems_allowed();
2240         /* The preferred zone is used for statistics later */
2241         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2242                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2243                                 &preferred_zone);
2244         if (!preferred_zone) {
2245                 put_mems_allowed();
2246                 return NULL;
2247         }
2248
2249         /* First allocation attempt */
2250         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2251                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2252                         preferred_zone, migratetype);
2253         if (unlikely(!page))
2254                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2255                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2256                                 preferred_zone, migratetype);
2257         put_mems_allowed();
2258
2259         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2260         return page;
2261 }
2262 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2263
2264 /*
2265  * Common helper functions.
2266  */
2267 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2268 {
2269         struct page *page;
2270
2271         /*
2272          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2273          * a highmem page
2274          */
2275         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2276
2277         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2278         if (!page)
2279                 return 0;
2280         return (unsigned long) page_address(page);
2281 }
2282 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2283
2284 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2285 {
2286         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2287 }
2288 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2289
2290 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2291 {
2292         int i = pagevec_count(pvec);
2293
2294         while (--i >= 0) {
2295                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2296                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2297         }
2298 }
2299
2300 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2301 {
2302         if (put_page_testzero(page)) {
2303                 if (order == 0)
2304                         free_hot_cold_page(page, 0);
2305                 else
2306                         __free_pages_ok(page, order);
2307         }
2308 }
2309
2310 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2311
2312 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2313 {
2314         if (addr != 0) {
2315                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2316                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2317         }
2318 }
2319
2320 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2321
2322 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2323 {
2324         if (addr) {
2325                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2326                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2327
2328                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2329                 while (used < alloc_end) {
2330                         free_page(used);
2331                         used += PAGE_SIZE;
2332                 }
2333         }
2334         return (void *)addr;
2335 }
2336
2337 /**
2338  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2339  * @size: the number of bytes to allocate
2340  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2341  *
2342  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2343  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2344  * allocate memory in power-of-two pages.
2345  *
2346  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2347  *
2348  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2349  */
2350 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2351 {
2352         unsigned int order = get_order(size);
2353         unsigned long addr;
2354
2355         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2356         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2357 }
2358 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2359
2360 /**
2361  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2362  *                         pages on a node.
2363  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2364  * @size: the number of bytes to allocate
2365  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2366  *
2367  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2368  * back.
2369  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2370  * but is not exact.
2371  */
2372 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2373 {
2374         unsigned order = get_order(size);
2375         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2376         if (!p)
2377                 return NULL;
2378         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2379 }
2380 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2381
2382 /**
2383  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2384  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2385  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2386  *
2387  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2388  */
2389 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2390 {
2391         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2392         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2393
2394         while (addr < end) {
2395                 free_page(addr);
2396                 addr += PAGE_SIZE;
2397         }
2398 }
2399 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2400
2401 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2402 {
2403         struct zoneref *z;
2404         struct zone *zone;
2405
2406         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2407         unsigned int sum = 0;
2408
2409         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2410
2411         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2412                 unsigned long size = zone->present_pages;
2413                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2414                 if (size > high)
2415                         sum += size - high;
2416         }
2417
2418         return sum;
2419 }
2420
2421 /*
2422  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2423  */
2424 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2425 {
2426         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2427 }
2428 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2429
2430 /*
2431  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2432  */
2433 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2434 {
2435         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2436 }
2437
2438 static inline void show_node(struct zone *zone)
2439 {
2440         if (NUMA_BUILD)
2441                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2442 }
2443
2444 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2445 {
2446         val->totalram = totalram_pages;
2447         val->sharedram = 0;
2448         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2449         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2450         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2451         val->freehigh = nr_free_highpages();
2452         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2453 }
2454
2455 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2456
2457 #ifdef CONFIG_NUMA
2458 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2459 {
2460         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2461
2462         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2463         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2464 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2465         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2466         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2467                         NR_FREE_PAGES);
2468 #else
2469         val->totalhigh = 0;
2470         val->freehigh = 0;
2471 #endif
2472         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2473 }
2474 #endif
2475
2476 /*
2477  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2478  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2479  */
2480 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2481 {
2482         bool ret = false;
2483
2484         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2485                 goto out;
2486
2487         get_mems_allowed();
2488         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2489         put_mems_allowed();
2490 out:
2491         return ret;
2492 }
2493
2494 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2495
2496 /*
2497  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2498  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2499  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2500  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2501  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2502  */
2503 void show_free_areas(unsigned int filter)
2504 {
2505         int cpu;
2506         struct zone *zone;
2507
2508         for_each_populated_zone(zone) {
2509                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2510                         continue;
2511                 show_node(zone);
2512                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2513
2514                 for_each_online_cpu(cpu) {
2515                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2516
2517                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2518
2519                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2520                                cpu, pageset->pcp.high,
2521                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2522                 }
2523         }
2524
2525         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2526                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2527                 " unevictable:%lu"
2528                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2529                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2530                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2531                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2532                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2533                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2534                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2535                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2536                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2537                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2538                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2539                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2540                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2541                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2542                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2543                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2544                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2545                 global_page_state(NR_SHMEM),
2546                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2547                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2548
2549         for_each_populated_zone(zone) {
2550                 int i;
2551
2552                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2553                         continue;
2554                 show_node(zone);
2555                 printk("%s"
2556                         " free:%lukB"
2557                         " min:%lukB"
2558                         " low:%lukB"
2559                         " high:%lukB"
2560                         " active_anon:%lukB"
2561                         " inactive_anon:%lukB"
2562                         " active_file:%lukB"
2563                         " inactive_file:%lukB"
2564                         " unevictable:%lukB"
2565                         " isolated(anon):%lukB"
2566                         " isolated(file):%lukB"
2567                         " present:%lukB"
2568                         " mlocked:%lukB"
2569                         " dirty:%lukB"
2570                         " writeback:%lukB"
2571                         " mapped:%lukB"
2572                         " shmem:%lukB"
2573                         " slab_reclaimable:%lukB"
2574                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2575                         " kernel_stack:%lukB"
2576                         " pagetables:%lukB"
2577                         " unstable:%lukB"
2578                         " bounce:%lukB"
2579                         " writeback_tmp:%lukB"
2580                         " pages_scanned:%lu"
2581                         " all_unreclaimable? %s"
2582                         "\n",
2583                         zone->name,
2584                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2585                         K(min_wmark_pages(zone)),
2586                         K(low_wmark_pages(zone)),
2587                         K(high_wmark_pages(zone)),
2588                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2589                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2590                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2591                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2592                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2593                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2594                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2595                         K(zone->present_pages),
2596                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2597                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2598                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2599                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2600                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2601                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2602                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2603                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2604                                 THREAD_SIZE / 1024,
2605                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2606                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2607                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2608                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2609                         zone->pages_scanned,
2610                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2611                         );
2612                 printk("lowmem_reserve[]:");
2613                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2614                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2615                 printk("\n");
2616         }
2617
2618         for_each_populated_zone(zone) {
2619                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2620
2621                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2622                         continue;
2623                 show_node(zone);
2624                 printk("%s: ", zone->name);
2625
2626                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2627                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2628                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2629                         total += nr[order] << order;
2630                 }
2631                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2632                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2633                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2634                 printk("= %lukB\n", K(total));
2635         }
2636
2637         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2638
2639         show_swap_cache_info();
2640 }
2641
2642 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2643 {
2644         zoneref->zone = zone;
2645         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2646 }
2647
2648 /*
2649  * Builds allocation fallback zone lists.
2650  *
2651  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2652  */
2653 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2654                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2655 {
2656         struct zone *zone;
2657
2658         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2659         zone_type++;
2660
2661         do {
2662                 zone_type--;
2663                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2664                 if (populated_zone(zone)) {
2665                         zoneref_set_zone(zone,
2666                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2667                         check_highest_zone(zone_type);
2668                 }
2669
2670         } while (zone_type);
2671         return nr_zones;
2672 }
2673
2674
2675 /*
2676  *  zonelist_order:
2677  *  0 = automatic detection of better ordering.
2678  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2679  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2680  *
2681  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2682  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2683  */
2684 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2685 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2686 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2687
2688 /* zonelist order in the kernel.
2689  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2690  */
2691 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2692 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2693
2694
2695 #ifdef CONFIG_NUMA
2696 /* The value user specified ....changed by config */
2697 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2698 /* string for sysctl */
2699 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2700 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2701
2702 /*
2703  * interface for configure zonelist ordering.
2704  * command line option "numa_zonelist_order"
2705  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2706  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2707  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2708  */
2709
2710 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2711 {
2712         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2713                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2714         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2715                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2716         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2717                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2718         } else {
2719                 printk(KERN_WARNING
2720                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2721                         "%s\n", s);
2722                 return -EINVAL;
2723         }
2724         return 0;
2725 }
2726
2727 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2728 {
2729         int ret;
2730
2731         if (!s)
2732                 return 0;
2733
2734         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2735         if (ret == 0)
2736                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2737
2738         return ret;
2739 }
2740 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2741
2742 /*
2743  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2744  */
2745 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2746                 void __user *buffer, size_t *length,
2747                 loff_t *ppos)
2748 {
2749         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2750         int ret;
2751         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2752
2753         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2754         if (write)
2755                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2756         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2757         if (ret)
2758                 goto out;
2759         if (write) {
2760                 int oldval = user_zonelist_order;
2761                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2762                         /*
2763                          * bogus value.  restore saved string
2764                          */
2765                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2766                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2767                         user_zonelist_order = oldval;
2768                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2769                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2770                         build_all_zonelists(NULL);
2771                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2772                 }
2773         }
2774 out:
2775         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2776         return ret;
2777 }
2778
2779
2780 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2781 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2782
2783 /**
2784  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2785  * @node: node whose fallback list we're appending
2786  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2787  *
2788  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2789  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2790  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2791  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2792  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2793  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2794  * on them otherwise.
2795  * It returns -1 if no node is found.
2796  */
2797 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2798 {
2799         int n, val;
2800         int min_val = INT_MAX;
2801         int best_node = -1;
2802         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2803
2804         /* Use the local node if we haven't already */
2805         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2806                 node_set(node, *used_node_mask);
2807                 return node;
2808         }
2809
2810         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2811
2812                 /* Don't want a node to appear more than once */
2813                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2814                         continue;
2815
2816                 /* Use the distance array to find the distance */
2817                 val = node_distance(node, n);
2818
2819                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2820                 val += (n < node);
2821
2822                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2823                 tmp = cpumask_of_node(n);
2824                 if (!cpumask_empty(tmp))
2825                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2826
2827                 /* Slight preference for less loaded node */
2828                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2829                 val += node_load[n];
2830
2831                 if (val < min_val) {
2832                         min_val = val;
2833                         best_node = n;
2834                 }
2835         }
2836
2837         if (best_node >= 0)
2838                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2839
2840         return best_node;
2841 }
2842
2843
2844 /*
2845  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2846  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2847  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2848  */
2849 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2850 {
2851         int j;
2852         struct zonelist *zonelist;
2853
2854         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2855         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2856                 ;
2857         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2858                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2859         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2860         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2861 }
2862
2863 /*
2864  * Build gfp_thisnode zonelists
2865  */
2866 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2867 {
2868         int j;
2869         struct zonelist *zonelist;
2870
2871         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2872         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2873         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2874         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2875 }
2876
2877 /*
2878  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2879  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2880  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2881  * may still exist in local DMA zone.
2882  */
2883 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2884
2885 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2886 {
2887         int pos, j, node;
2888         int zone_type;          /* needs to be signed */
2889         struct zone *z;
2890         struct zonelist *zonelist;
2891
2892         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2893         pos = 0;
2894         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2895                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2896                         node = node_order[j];
2897                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2898                         if (populated_zone(z)) {
2899                                 zoneref_set_zone(z,
2900                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2901                                 check_highest_zone(zone_type);
2902                         }
2903                 }
2904         }
2905         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2906         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2907 }
2908
2909 static int default_zonelist_order(void)
2910 {
2911         int nid, zone_type;
2912         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2913         struct zone *z;
2914         int average_size;
2915         /*
2916          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2917          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2918          * into OOM very easily.
2919          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2920          */
2921         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2922         low_kmem_size = 0;
2923         total_size = 0;
2924         for_each_online_node(nid) {
2925                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2926                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2927                         if (populated_zone(z)) {
2928                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2929                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2930                                 total_size += z->present_pages;
2931                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2932                                 /*
2933                                  * If any node has only lowmem, then node order
2934                                  * is preferred to allow kernel allocations
2935                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2936                                  * on other nodes when there is an abundance of
2937                                  * lowmem available to allocate from.
2938                                  */
2939                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2940                         }
2941                 }
2942         }
2943         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2944             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2945                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2946         /*
2947          * look into each node's config.
2948          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2949          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2950          */
2951         average_size = total_size /
2952                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2953         for_each_online_node(nid) {
2954                 low_kmem_size = 0;
2955                 total_size = 0;
2956                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2957                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2958                         if (populated_zone(z)) {
2959                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2960                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2961                                 total_size += z->present_pages;
2962                         }
2963                 }
2964                 if (low_kmem_size &&
2965                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2966                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2967                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2968         }
2969         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2970 }
2971
2972 static void set_zonelist_order(void)
2973 {
2974         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2975                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2976         else
2977                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2978 }
2979
2980 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2981 {
2982         int j, node, load;
2983         enum zone_type i;
2984         nodemask_t used_mask;
2985         int local_node, prev_node;
2986         struct zonelist *zonelist;
2987         int order = current_zonelist_order;
2988
2989         /* initialize zonelists */
2990         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2991                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2992                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2993                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2994         }
2995
2996         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2997         local_node = pgdat->node_id;
2998         load = nr_online_nodes;
2999         prev_node = local_node;
3000         nodes_clear(used_mask);
3001
3002         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3003         j = 0;
3004
3005         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3006                 int distance = node_distance(local_node, node);
3007
3008                 /*
3009                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3010                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3011                  */
3012                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3013                         zone_reclaim_mode = 1;
3014
3015                 /*
3016                  * We don't want to pressure a particular node.
3017                  * So adding penalty to the first node in same
3018                  * distance group to make it round-robin.
3019                  */
3020                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3021                         node_load[node] = load;
3022
3023                 prev_node = node;
3024                 load--;
3025                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3026                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3027                 else
3028                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3029         }
3030
3031         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3032                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3033                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3034         }
3035
3036         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3037 }
3038
3039 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3040 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3041 {
3042         struct zonelist *zonelist;
3043         struct zonelist_cache *zlc;
3044         struct zoneref *z;
3045
3046         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3047         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3048         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3049         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3050                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3051 }
3052
3053 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3054 /*
3055  * Return node id of node used for "local" allocations.
3056  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3057  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3058  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3059  */
3060 int local_memory_node(int node)
3061 {
3062         struct zone *zone;
3063
3064         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3065                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3066                                    NULL,
3067                                    &zone);
3068         return zone->node;
3069 }
3070 #endif
3071
3072 #else   /* CONFIG_NUMA */
3073
3074 static void set_zonelist_order(void)
3075 {
3076         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3077 }
3078
3079 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3080 {
3081         int node, local_node;
3082         enum zone_type j;
3083         struct zonelist *zonelist;
3084
3085         local_node = pgdat->node_id;
3086
3087         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3088         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3089
3090         /*
3091          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3092          * of all the other nodes.
3093          * We don't want to pressure a particular node, so when
3094          * building the zones for node N, we make sure that the
3095          * zones coming right after the local ones are those from
3096          * node N+1 (modulo N)
3097          */
3098         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3099                 if (!node_online(node))
3100                         continue;
3101                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3102                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3103         }
3104         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3105                 if (!node_online(node))
3106                         continue;
3107                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3108                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3109         }
3110
3111         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3112         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3113 }
3114
3115 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3116 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3117 {
3118         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3119 }
3120
3121 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3122
3123 /*
3124  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3125  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3126  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3127  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3128  * with interrupts disabled.
3129  *
3130  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3131  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3132  * hotplugged processors.
3133  *
3134  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3135  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3136  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3137  */
3138 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3139 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3140 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3141
3142 /*
3143  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3144  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3145  */
3146 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3147
3148 /* return values int ....just for stop_machine() */
3149 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3150 {
3151         int nid;
3152         int cpu;
3153
3154 #ifdef CONFIG_NUMA
3155         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3156 #endif
3157         for_each_online_node(nid) {
3158                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3159
3160                 build_zonelists(pgdat);
3161                 build_zonelist_cache(pgdat);
3162         }
3163
3164         /*
3165          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3166          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3167          * each zone will be allocated later when the per cpu
3168          * allocator is available.
3169          *
3170          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3171          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3172          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3173          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3174          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3175          * (a chicken-egg dilemma).
3176          */
3177         for_each_possible_cpu(cpu) {
3178                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3179
3180 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3181                 /*
3182                  * We now know the "local memory node" for each node--
3183                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3184                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3185                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3186                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3187                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3188                  */
3189                 if (cpu_online(cpu))
3190                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3191 #endif
3192         }
3193
3194         return 0;
3195 }
3196
3197 /*
3198  * Called with zonelists_mutex held always
3199  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3200  */
3201 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3202 {
3203         set_zonelist_order();
3204
3205         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3206                 __build_all_zonelists(NULL);
3207                 mminit_verify_zonelist();
3208                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3209         } else {
3210                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3211                    of zonelist */
3212 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3213                 if (data)
3214                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3215 #endif
3216                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3217                 /* cpuset refresh routine should be here */
3218         }
3219         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3220         /*
3221          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3222          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3223          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3224          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3225          * disabled and enable it later
3226          */
3227         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3228                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3229         else
3230                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3231
3232         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3233                 "Total pages: %ld\n",
3234                         nr_online_nodes,
3235                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3236                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3237                         vm_total_pages);
3238 #ifdef CONFIG_NUMA
3239         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3240 #endif
3241 }
3242
3243 /*
3244  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3245  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3246  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3247  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3248  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3249  * conservative, even though it seems large.
3250  *
3251  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3252  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3253  */
3254 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3255
3256 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3257 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3258 {
3259         unsigned long size = 1;
3260
3261         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3262
3263         while (size < pages)
3264                 size <<= 1;
3265
3266         /*
3267          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3268          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3269          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3270          */
3271         size = min(size, 4096UL);
3272
3273         return max(size, 4UL);
3274 }
3275 #else
3276 /*
3277  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3278  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3279  *
3280  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3281  *
3282  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3283  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3284  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3285  *
3286  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3287  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3288  *
3289  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3290  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3291  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3292  */
3293 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3294 {
3295         return 4096UL;
3296 }
3297 #endif
3298
3299 /*
3300  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3301  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3302  * hash function before the remainder is taken.
3303  */
3304 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3305 {
3306         return ffz(~size);
3307 }
3308
3309 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3310
3311 /*
3312  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3313  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3314  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3315  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3316  * blocks as reclaim kicks in
3317  */
3318 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3319 {
3320         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3321         struct page *page;
3322         unsigned long block_migratetype;
3323         int reserve;
3324
3325         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3326         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3327         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3328         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3329                                                         pageblock_order;
3330
3331         /*
3332          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3333          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3334          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3335          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3336          * future allocation of hugepages at runtime.
3337          */
3338         reserve = min(2, reserve);
3339
3340         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3341                 if (!pfn_valid(pfn))
3342                         continue;
3343                 page = pfn_to_page(pfn);
3344
3345                 /* Watch out for overlapping nodes */
3346                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3347                         continue;
3348
3349                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3350                 if (PageReserved(page))
3351                         continue;
3352
3353                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3354
3355                 /* If this block is reserved, account for it */
3356                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3357                         reserve--;
3358                         continue;
3359                 }
3360
3361                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3362                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3363                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3364                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3365                         reserve--;
3366                         continue;
3367                 }
3368
3369                 /*
3370                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3371                  * take it back
3372                  */
3373                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3374                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3375                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3376                 }
3377         }
3378 }
3379
3380 /*
3381  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3382  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3383  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3384  */
3385 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3386                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3387 {
3388         struct page *page;
3389         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3390         unsigned long pfn;
3391         struct zone *z;
3392
3393         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3394                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3395
3396         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3397         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3398                 /*
3399                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3400                  * handed to this function.  They do not
3401                  * exist on hotplugged memory.
3402                  */
3403                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3404                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3405                                 continue;
3406                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3407                                 continue;
3408                 }
3409                 page = pfn_to_page(pfn);
3410                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3411                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3412                 init_page_count(page);
3413                 reset_page_mapcount(page);
3414                 SetPageReserved(page);
3415                 /*
3416                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3417                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3418                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3419                  * the address space during boot when many long-lived
3420                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3421                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3422                  * setup_zone_migrate_reserve()
3423                  *
3424                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3425                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3426                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3427                  * pfn out of zone.
3428                  */
3429                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3430                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3431                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3432                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3433
3434                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3435 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3436                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3437                 if (!is_highmem_idx(zone))
3438                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3439 #endif
3440         }
3441 }
3442
3443 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3444 {
3445         int order, t;
3446         for_each_migratetype_order(order, t) {
3447                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3448                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3449         }
3450 }
3451
3452 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3453 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3454         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3455 #endif
3456
3457 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3458 {
3459 #ifdef CONFIG_MMU
3460         int batch;
3461
3462         /*
3463          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3464          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3465          *
3466          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3467          */
3468         batch = zone->present_pages / 1024;
3469         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3470                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3471         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3472         if (batch < 1)
3473                 batch = 1;
3474
3475         /*
3476          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3477          * of 2 value was found to be more likely to have
3478          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3479          *
3480          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3481          * batches of pages, one task can end up with a lot
3482          * of pages of one half of the possible page colors
3483          * and the other with pages of the other colors.
3484          */
3485         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3486
3487         return batch;
3488
3489 #else
3490         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3491          * conditions.
3492          *
3493          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3494          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3495          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3496          *
3497          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3498          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3499          * can be a significant delay between the individual batches being
3500          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3501          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3502          */
3503         return 0;
3504 #endif
3505 }
3506
3507 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3508 {
3509         struct per_cpu_pages *pcp;
3510         int migratetype;
3511
3512         memset(p, 0, sizeof(*p));
3513
3514         pcp = &p->pcp;
3515         pcp->count = 0;
3516         pcp->high = 6 * batch;
3517         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3518         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3519                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3520 }
3521
3522 /*
3523  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3524  * to the value high for the pageset p.
3525  */
3526
3527 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3528                                 unsigned long high)
3529 {
3530         struct per_cpu_pages *pcp;
3531
3532         pcp = &p->pcp;
3533         pcp->high = high;
3534         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3535         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3536                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3537 }
3538
3539 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3540 {
3541         int cpu;
3542
3543         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3544
3545         for_each_possible_cpu(cpu) {
3546                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3547
3548                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3549
3550                 if (percpu_pagelist_fraction)
3551                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3552                                 (zone->present_pages /
3553                                         percpu_pagelist_fraction));
3554         }
3555 }
3556
3557 /*
3558  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3559  * Before this call only boot pagesets were available.
3560  */
3561 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3562 {
3563         struct zone *zone;
3564
3565         for_each_populated_zone(zone)
3566                 setup_zone_pageset(zone);
3567 }
3568
3569 static noinline __init_refok
3570 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3571 {
3572         int i;
3573         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3574         size_t alloc_size;
3575
3576         /*
3577          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3578          * per zone.
3579          */
3580         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3581                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3582         zone->wait_table_bits =
3583                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3584         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3585                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3586
3587         if (!slab_is_available()) {
3588                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3589                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3590         } else {
3591                 /*
3592                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3593                  * via memory hot-add.
3594                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3595                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3596                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3597                  * node itself as well.
3598                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3599                  * necessary.
3600                  */
3601                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3602         }
3603         if (!zone->wait_table)
3604                 return -ENOMEM;
3605
3606         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3607                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3608
3609         return 0;
3610 }
3611
3612 static int __zone_pcp_update(void *data)
3613 {
3614         struct zone *zone = data;
3615         int cpu;
3616         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3617
3618         for_each_possible_cpu(cpu) {
3619                 struct per_cpu_pageset *pset;
3620                 struct per_cpu_pages *pcp;
3621
3622                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3623                 pcp = &pset->pcp;
3624
3625                 local_irq_save(flags);
3626                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3627                 setup_pageset(pset, batch);
3628                 local_irq_restore(flags);
3629         }
3630         return 0;
3631 }
3632
3633 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3634 {
3635         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3636 }
3637
3638 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3639 {
3640         /*
3641          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3642          * relies on the ability of the linker to provide the
3643          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3644          */
3645         zone->pageset = &boot_pageset;
3646
3647         if (zone->present_pages)
3648                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3649                         zone->name, zone->present_pages,
3650                                          zone_batchsize(zone));
3651 }
3652
3653 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3654                                         unsigned long zone_start_pfn,
3655                                         unsigned long size,
3656                                         enum memmap_context context)
3657 {
3658         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3659         int ret;
3660         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3661         if (ret)
3662                 return ret;
3663         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3664
3665         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3666
3667         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3668                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3669                         pgdat->node_id,
3670                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3671                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3672
3673         zone_init_free_lists(zone);
3674
3675         return 0;
3676 }
3677
3678 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3679 /*
3680  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3681  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3682  */
3683 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3684 {
3685         int i;
3686
3687         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3688                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3689                         return i;
3690
3691         return -1;
3692 }
3693
3694 /*
3695  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3696  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3697  */
3698 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3699 {
3700         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3701                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3702                         return index;
3703
3704         return -1;
3705 }
3706
3707 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3708 /*
3709  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3710  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3711  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3712  * alternative
3713  */
3714 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3715 {
3716         int i;
3717
3718         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3719                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3720                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3721
3722                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3723                         return early_node_map[i].nid;
3724         }
3725         /* This is a memory hole */
3726         return -1;
3727 }
3728 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3729
3730 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3731 {
3732         int nid;
3733
3734         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3735         if (nid >= 0)
3736                 return nid;
3737         /* just returns 0 */
3738         return 0;
3739 }
3740
3741 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3742 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3743 {
3744         int nid;
3745
3746         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3747         if (nid >= 0 && nid != node)
3748                 return false;
3749         return true;
3750 }
3751 #endif
3752
3753 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3754 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3755         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3756                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3757
3758 /**
3759  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3760  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3761  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3762  *
3763  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3764  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3765  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3766  */
3767 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3768                                                 unsigned long max_low_pfn)
3769 {
3770         int i;
3771
3772         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3773                 unsigned long size_pages = 0;
3774                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3775
3776                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3777                         continue;
3778
3779                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3780                         end_pfn = max_low_pfn;
3781
3782                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3783                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3784                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3785                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3786         }
3787 }
3788
3789 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3790 /*
3791  * Basic iterator support. Return the last range of PFNs for a node
3792  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns last region regardless of node
3793  */
3794 static int __meminit last_active_region_index_in_nid(int nid)
3795 {
3796         int i;
3797
3798         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i >= 0; i--)
3799                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3800                         return i;
3801
3802         return -1;
3803 }
3804
3805 /*
3806  * Basic iterator support. Return the previous active range of PFNs for a node
3807  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3808  */
3809 static int __meminit previous_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3810 {
3811         for (index = index - 1; index >= 0; index--)
3812                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3813                         return index;
3814
3815         return -1;
3816 }
3817
3818 #define for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) \
3819         for (i = last_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3820                                 i = previous_active_region_index_in_nid(i, nid))
3821
3822 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3823                                         u64 goal, u64 limit)
3824 {
3825         int i;
3826
3827         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3828         for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) {
3829                 u64 addr;
3830                 u64 ei_start, ei_last;
3831                 u64 final_start, final_end;
3832
3833                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3834                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3835                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3836                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3837
3838                 final_start = max(ei_start, goal);
3839                 final_end = min(ei_last, limit);
3840
3841                 if (final_start >= final_end)
3842                         continue;
3843
3844                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3845
3846                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3847                         continue;
3848
3849                 return addr;
3850         }
3851
3852         return MEMBLOCK_ERROR;
3853 }
3854 #endif
3855
3856 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3857                                    int nr_range, int nid)
3858 {
3859         int i;
3860         u64 start, end;
3861
3862         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3863         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3864                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3865                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3866                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3867         }
3868         return nr_range;
3869 }
3870
3871 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3872 {
3873         int i;
3874         int ret;
3875
3876         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3877                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3878                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3879                 if (ret)
3880                         break;
3881         }
3882 }
3883 /**
3884  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3885  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3886  *
3887  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3888  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3889  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3890  */
3891 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3892 {
3893         int i;
3894
3895         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3896                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3897                                 early_node_map[i].start_pfn,
3898                                 early_node_map[i].end_pfn);
3899 }
3900
3901 /**
3902  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3903  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3904  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3905  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3906  *
3907  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3908  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3909  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3910  * PFNs will be 0.
3911  */
3912 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3913                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3914 {
3915         int i;
3916         *start_pfn = -1UL;
3917         *end_pfn = 0;
3918
3919         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3920                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3921                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3922         }
3923
3924         if (*start_pfn == -1UL)
3925                 *start_pfn = 0;
3926 }
3927
3928 /*
3929  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3930  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3931  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3932  */
3933 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3934 {
3935         int zone_index;
3936         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3937                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3938                         continue;
3939
3940                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3941                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3942                         break;
3943         }
3944
3945         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3946         movable_zone = zone_index;
3947 }
3948
3949 /*
3950  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3951  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
3952  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3953  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3954  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3955  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3956  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3957  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3958  */
3959 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3960                                         unsigned long zone_type,
3961                                         unsigned long node_start_pfn,
3962                                         unsigned long node_end_pfn,
3963                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3964                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3965 {
3966         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3967         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3968                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3969                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3970                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3971                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3972                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3973
3974                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3975                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3976                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3977                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3978
3979                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3980                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3981                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3982         }
3983 }
3984
3985 /*
3986  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3987  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3988  */
3989 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3990                                         unsigned long zone_type,
3991                                         unsigned long *ignored)
3992 {
3993         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3994         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3995
3996         /* Get the start and end of the node and zone */
3997         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3998         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3999         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4000         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4001                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4002                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4003
4004         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4005         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4006                 return 0;
4007
4008         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4009         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4010         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4011
4012         /* Return the spanned pages */
4013         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4014 }
4015
4016 /*
4017  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4018  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4019  */
4020 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4021                                 unsigned long range_start_pfn,
4022                                 unsigned long range_end_pfn)
4023 {
4024         int i = 0;
4025         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
4026         unsigned long start_pfn;
4027
4028         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
4029         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
4030         if (i == -1)
4031                 return 0;
4032
4033         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4034
4035         /* Account for ranges before physical memory on this node */
4036         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
4037                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
4038
4039         /* Find all holes for the zone within the node */
4040         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
4041
4042                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
4043                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
4044                         break;
4045
4046                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
4047                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4048                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
4049
4050                 /* Update the hole size cound and move on */
4051                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
4052                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
4053                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
4054                 }
4055                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4056         }
4057
4058         /* Account for ranges past physical memory on this node */
4059         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
4060                 hole_pages += range_end_pfn -
4061                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
4062
4063         return hole_pages;
4064 }
4065
4066 /**
4067  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4068  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4069  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4070  *
4071  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4072  */
4073 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4074                                                         unsigned long end_pfn)
4075 {
4076         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4077 }
4078
4079 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4080 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4081                                         unsigned long zone_type,
4082                                         unsigned long *ignored)
4083 {
4084         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4085         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4086
4087         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4088         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
4089                                                         node_start_pfn);
4090         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
4091                                                         node_end_pfn);
4092
4093         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4094                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4095                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4096         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4097 }
4098
4099 #else
4100 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4101                                         unsigned long zone_type,
4102                                         unsigned long *zones_size)
4103 {
4104         return zones_size[zone_type];
4105 }
4106
4107 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4108                                                 unsigned long zone_type,
4109                                                 unsigned long *zholes_size)
4110 {
4111         if (!zholes_size)
4112                 return 0;
4113
4114         return zholes_size[zone_type];
4115 }
4116
4117 #endif
4118
4119 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4120                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4121 {
4122         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4123         enum zone_type i;
4124
4125         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4126                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4127                                                                 zones_size);
4128         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4129
4130         realtotalpages = totalpages;
4131         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4132                 realtotalpages -=
4133                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4134                                                                 zholes_size);
4135         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4136         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4137                                                         realtotalpages);
4138 }
4139
4140 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4141 /*
4142  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4143  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4144  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4145  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4146  * bytes.
4147  */
4148 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4149 {
4150         unsigned long usemapsize;
4151
4152         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4153         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4154         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4155         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4156
4157         return usemapsize / 8;
4158 }
4159
4160 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4161                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4162 {
4163         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4164         zone->pageblock_flags = NULL;
4165         if (usemapsize)
4166                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4167                                                                    usemapsize);
4168 }
4169 #else
4170 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4171                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4172 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4173
4174 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4175
4176 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4177 static inline int pageblock_default_order(void)
4178 {
4179         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4180                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4181
4182         return MAX_ORDER-1;
4183 }
4184
4185 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4186 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4187 {
4188         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4189         if (pageblock_order)
4190                 return;
4191
4192         /*
4193          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4194          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4195          */
4196         pageblock_order = order;
4197 }
4198 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4199
4200 /*
4201  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4202  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4203  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4204  * pageblock_order based on the kernel config
4205  */
4206 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4207 {
4208         return MAX_ORDER-1;
4209 }
4210 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4211
4212 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4213
4214 /*
4215  * Set up the zone data structures:
4216  *   - mark all pages reserved
4217  *   - mark all memory queues empty
4218  *   - clear the memory bitmaps
4219  */
4220 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4221                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4222 {
4223         enum zone_type j;
4224         int nid = pgdat->node_id;
4225         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4226         int ret;
4227
4228         pgdat_resize_init(pgdat);
4229         pgdat->nr_zones = 0;
4230         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4231         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4232         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4233         
4234         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4235                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4236                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4237                 enum lru_list l;
4238
4239                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4240                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4241                                                                 zholes_size);
4242
4243                 /*
4244                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4245                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4246                  * and per-cpu initialisations
4247                  */
4248                 memmap_pages =
4249                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4250                 if (realsize >= memmap_pages) {
4251                         realsize -= memmap_pages;
4252                         if (memmap_pages)
4253                                 printk(KERN_DEBUG
4254                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4255                                        zone_names[j], memmap_pages);
4256                 } else
4257                         printk(KERN_WARNING
4258                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4259                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4260
4261                 /* Account for reserved pages */
4262                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4263                         realsize -= dma_reserve;
4264                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4265                                         zone_names[0], dma_reserve);
4266                 }
4267
4268                 if (!is_highmem_idx(j))
4269                         nr_kernel_pages += realsize;
4270                 nr_all_pages += realsize;
4271
4272                 zone->spanned_pages = size;
4273                 zone->present_pages = realsize;
4274 #ifdef CONFIG_NUMA
4275                 zone->node = nid;
4276                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4277                                                 / 100;
4278                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4279 #endif
4280                 zone->name = zone_names[j];
4281                 spin_lock_init(&zone->lock);
4282                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4283                 zone_seqlock_init(zone);
4284                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4285
4286                 zone_pcp_init(zone);
4287                 for_each_lru(l) {
4288                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4289                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4290                 }
4291                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4292                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4293                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4294                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4295                 zap_zone_vm_stats(zone);
4296                 zone->flags = 0;
4297                 if (!size)
4298                         continue;
4299
4300                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4301                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4302                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4303                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4304                 BUG_ON(ret);
4305                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4306                 zone_start_pfn += size;
4307         }
4308 }
4309
4310 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4311 {
4312         /* Skip empty nodes */
4313         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4314                 return;
4315
4316 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4317         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4318         if (!pgdat->node_mem_map) {
4319                 unsigned long size, start, end;
4320                 struct page *map;
4321
4322                 /*
4323                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4324                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4325                  * for the buddy allocator to function correctly.
4326                  */
4327                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4328                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4329                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4330                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4331                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4332                 if (!map)
4333                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4334                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4335         }
4336 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4337         /*
4338          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4339          */
4340         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4341                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4342 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4343                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4344                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4345 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4346         }
4347 #endif
4348 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4349 }
4350
4351 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4352                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4353 {
4354         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4355
4356         pgdat->node_id = nid;
4357         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4358         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4359
4360         alloc_node_mem_map(pgdat);
4361 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4362         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4363                 nid, (unsigned long)pgdat,
4364                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4365 #endif
4366
4367         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4368 }
4369
4370 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4371
4372 #if MAX_NUMNODES > 1
4373 /*
4374  * Figure out the number of possible node ids.
4375  */
4376 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4377 {
4378         unsigned int node;
4379         unsigned int highest = 0;
4380
4381         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4382                 highest = node;
4383         nr_node_ids = highest + 1;
4384 }
4385 #else
4386 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4387 {
4388 }
4389 #endif
4390
4391 /**
4392  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4393  * @nid: The node ID the range resides on
4394  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4395  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4396  *
4397  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4398  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4399  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4400  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4401  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4402  */
4403 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4404                                                 unsigned long end_pfn)
4405 {
4406         int i;
4407
4408         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4409                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4410                         "%d entries of %d used\n",
4411                         nid, start_pfn, end_pfn,
4412                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4413
4414         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4415
4416         /* Merge with existing active regions if possible */
4417         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4418                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4419                         continue;
4420
4421                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4422                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4423                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4424                         return;
4425
4426                 /* Merge forward if suitable */
4427                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4428                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4429                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4430                         return;
4431                 }
4432
4433                 /* Merge backward if suitable */
4434                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4435                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4436                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4437                         return;
4438                 }
4439         }
4440
4441         /* Check that early_node_map is large enough */
4442         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4443                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4444                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4445                 return;
4446         }
4447
4448         early_node_map[i].nid = nid;
4449         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4450         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4451         nr_nodemap_entries = i + 1;
4452 }
4453
4454 /**
4455  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4456  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4457  * @start_pfn: The new PFN of the range
4458  * @end_pfn: The new PFN of the range
4459  *
4460  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4461  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4462  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4463  * range.
4464  */
4465 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4466                                 unsigned long end_pfn)
4467 {
4468         int i, j;
4469         int removed = 0;
4470
4471         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4472                           nid, start_pfn, end_pfn);
4473
4474         /* Find the old active region end and shrink */
4475         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4476                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4477                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4478                         /* clear it */
4479                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4480                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4481                         removed = 1;
4482                         continue;
4483                 }
4484                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4485                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4486                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4487                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4488                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4489                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4490                         continue;
4491                 }
4492                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4493                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4494                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4495                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4496                         continue;
4497                 }
4498         }
4499
4500         if (!removed)
4501                 return;
4502
4503         /* remove the blank ones */
4504         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4505                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4506                         continue;
4507                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4508                         continue;
4509                 /* we found it, get rid of it */
4510                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4511                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4512                                 sizeof(early_node_map[j]));
4513                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4514                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4515                 nr_nodemap_entries--;
4516         }
4517 }
4518
4519 /**
4520  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4521  *
4522  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4523  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4524  * all currently registered regions.
4525  */
4526 void __init remove_all_active_ranges(void)
4527 {
4528         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4529         nr_nodemap_entries = 0;
4530 }
4531
4532 /* Compare two active node_active_regions */
4533 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4534 {
4535         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4536         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4537
4538         /* Done this way to avoid overflows */
4539         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4540                 return 1;
4541         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4542                 return -1;
4543
4544         return 0;
4545 }
4546
4547 /* sort the node_map by start_pfn */
4548 void __init sort_node_map(void)
4549 {
4550         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4551                         sizeof(struct node_active_region),
4552                         cmp_node_active_region, NULL);
4553 }
4554
4555 /* Find the lowest pfn for a node */
4556 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4557 {
4558         int i;
4559         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4560
4561         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4562         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4563                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4564
4565         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4566                 printk(KERN_WARNING
4567                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4568                 return 0;
4569         }
4570
4571         return min_pfn;
4572 }
4573
4574 /**
4575  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4576  *
4577  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4578  * add_active_range().
4579  */
4580 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4581 {
4582         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4583 }
4584
4585 /*
4586  * early_calculate_totalpages()
4587  * Sum pages in active regions for movable zone.
4588  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4589  */
4590 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4591 {
4592         int i;
4593         unsigned long totalpages = 0;
4594
4595         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4596                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4597                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4598                 totalpages += pages;
4599                 if (pages)
4600                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4601         }
4602         return totalpages;
4603 }
4604
4605 /*
4606  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4607  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4608  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4609  * others
4610  */
4611 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4612 {
4613         int i, nid;
4614         unsigned long usable_startpfn;
4615         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4616         /* save the state before borrow the nodemask */
4617         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4618         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4619         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4620
4621         /*
4622          * If movablecore was specified, calculate what size of
4623          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4624          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4625          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4626          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4627          * what movablecore would have allowed.
4628          */
4629         if (required_movablecore) {
4630                 unsigned long corepages;
4631
4632                 /*
4633                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4634                  * was requested by the user
4635                  */
4636                 required_movablecore =
4637                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4638                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4639
4640                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4641         }
4642
4643         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4644         if (!required_kernelcore)
4645                 goto out;
4646
4647         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4648         find_usable_zone_for_movable();
4649         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4650
4651 restart:
4652         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4653         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4654         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4655                 /*
4656                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4657                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4658                  * amount of memory for the kernel
4659                  */
4660                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4661                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4662
4663                 /*
4664                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4665                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4666                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4667                  */
4668                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4669
4670                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4671                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4672                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4673                         unsigned long size_pages;
4674
4675                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4676                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4677                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4678                         if (start_pfn >= end_pfn)
4679                                 continue;
4680
4681                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4682                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4683                                 unsigned long kernel_pages;
4684                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4685                                                                 - start_pfn;
4686
4687                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4688                                                         kernelcore_remaining);
4689                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4690                                                         required_kernelcore);
4691
4692                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4693                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4694
4695                                         /*
4696                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4697                                          * that if we have to rebalance
4698                                          * kernelcore across nodes, we will
4699                                          * not double account here
4700                                          */
4701                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4702                                         continue;
4703                                 }
4704                                 start_pfn = usable_startpfn;
4705                         }
4706
4707                         /*
4708                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4709                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4710                          * number of pages used as kernelcore
4711                          */
4712                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4713                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4714                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4715                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4716
4717                         /*
4718                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4719                          * break if the kernelcore for this node has been
4720                          * satisified
4721                          */
4722                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4723                                                                 size_pages);
4724                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4725                         if (!kernelcore_remaining)
4726                                 break;
4727                 }
4728         }
4729
4730         /*
4731          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4732          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4733          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4734          * satisified
4735          */
4736         usable_nodes--;
4737         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4738                 goto restart;
4739
4740         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4741         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4742                 zone_movable_pfn[nid] =
4743                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4744
4745 out:
4746         /* restore the node_state */
4747         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4748 }
4749
4750 /* Any regular memory on that node ? */
4751 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4752 {
4753 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4754         enum zone_type zone_type;
4755
4756         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4757                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4758                 if (zone->present_pages)
4759                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4760         }
4761 #endif
4762 }
4763
4764 /**
4765  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4766  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4767  *
4768  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4769  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4770  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4771  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4772  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4773  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4774  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4775  * at arch_max_dma_pfn.
4776  */
4777 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4778 {
4779         unsigned long nid;
4780         int i;
4781
4782         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4783         sort_node_map();
4784
4785         /* Record where the zone boundaries are */
4786         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4787                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4788         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4789                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4790         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4791         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4792         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4793                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4794                         continue;
4795                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4796                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4797                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4798                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4799         }
4800         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4801         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4802
4803         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4804         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4805         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4806
4807         /* Print out the zone ranges */
4808         printk("Zone PFN ranges:\n");
4809         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4810                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4811                         continue;
4812                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4813                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4814                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4815                         printk("empty\n");
4816                 else
4817                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4818                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4819                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4820         }
4821
4822         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4823         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4824         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4825                 if (zone_movable_pfn[i])
4826                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4827         }
4828
4829         /* Print out the early_node_map[] */
4830         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4831         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4832                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4833                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4834                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4835
4836         /* Initialise every node */
4837         mminit_verify_pageflags_layout();
4838         setup_nr_node_ids();
4839         for_each_online_node(nid) {
4840                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4841                 free_area_init_node(nid, NULL,
4842                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4843
4844                 /* Any memory on that node */
4845                 if (pgdat->node_present_pages)
4846                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4847                 check_for_regular_memory(pgdat);
4848         }
4849 }
4850
4851 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4852 {
4853         unsigned long long coremem;
4854         if (!p)
4855                 return -EINVAL;
4856
4857         coremem = memparse(p, &p);
4858         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4859
4860         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4861         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4862
4863         return 0;
4864 }
4865
4866 /*
4867  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4868  * cannot be reclaimed or migrated.
4869  */
4870 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4871 {
4872         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4873 }
4874
4875 /*
4876  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4877  * can be reclaimed or migrated.
4878  */
4879 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4880 {
4881         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4882 }
4883
4884 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4885 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4886
4887 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4888
4889 /**
4890  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4891  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4892  *
4893  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4894  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4895  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4896  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4897  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4898  * smaller per-cpu batchsize.
4899  */
4900 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4901 {
4902         dma_reserve = new_dma_reserve;
4903 }
4904
4905 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4906 {
4907         free_area_init_node(0, zones_size,
4908                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4909 }
4910
4911 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4912                                  unsigned long action, void *hcpu)
4913 {
4914         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4915
4916         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4917                 drain_pages(cpu);
4918
4919                 /*
4920                  * Spill the event counters of the dead processor
4921                  * into the current processors event counters.
4922                  * This artificially elevates the count of the current
4923                  * processor.
4924                  */
4925                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4926
4927                 /*
4928                  * Zero the differential counters of the dead processor
4929                  * so that the vm statistics are consistent.
4930                  *
4931                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4932                  * race with what we are doing.
4933                  */
4934                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4935         }
4936         return NOTIFY_OK;
4937 }
4938
4939 void __init page_alloc_init(void)
4940 {
4941         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4942 }
4943
4944 /*
4945  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4946  *      or min_free_kbytes changes.
4947  */
4948 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4949 {
4950         struct pglist_data *pgdat;
4951         unsigned long reserve_pages = 0;
4952         enum zone_type i, j;
4953
4954         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4955                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4956                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4957                         unsigned long max = 0;
4958
4959                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4960                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4961                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4962                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4963                         }
4964
4965                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4966                         max += high_wmark_pages(zone);
4967
4968                         if (max > zone->present_pages)
4969                                 max = zone->present_pages;
4970                         reserve_pages += max;
4971                 }
4972         }
4973         totalreserve_pages = reserve_pages;
4974 }
4975
4976 /*
4977  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4978  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4979  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4980  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4981  */
4982 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4983 {
4984         struct pglist_data *pgdat;
4985         enum zone_type j, idx;
4986
4987         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4988                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4989                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4990                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4991
4992                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4993
4994                         idx = j;
4995                         while (idx) {
4996                                 struct zone *lower_zone;
4997
4998                                 idx--;
4999
5000                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5001                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5002
5003                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5004                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5005                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5006                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5007                         }
5008                 }
5009         }
5010
5011         /* update totalreserve_pages */
5012         calculate_totalreserve_pages();
5013 }
5014
5015 /**
5016  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5017  * or when memory is hot-{added|removed}
5018  *
5019  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5020  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5021  */
5022 void setup_per_zone_wmarks(void)
5023 {
5024         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5025         unsigned long lowmem_pages = 0;
5026         struct zone *zone;
5027         unsigned long flags;
5028
5029         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5030         for_each_zone(zone) {
5031                 if (!is_highmem(zone))
5032                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5033         }
5034
5035         for_each_zone(zone) {
5036                 u64 tmp;
5037
5038                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5039                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5040                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5041                 if (is_highmem(zone)) {
5042                         /*
5043                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5044                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5045                          * value here.
5046                          *
5047                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5048                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5049                          * not be capped for highmem.
5050                          */
5051                         int min_pages;
5052
5053                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5054                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5055                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5056                         if (min_pages > 128)
5057                                 min_pages = 128;
5058                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5059                 } else {
5060                         /*
5061                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5062                          * proportionate to the zone's size.
5063                          */
5064                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5065                 }
5066
5067                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5068                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5069                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5070                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5071         }
5072
5073         /* update totalreserve_pages */
5074         calculate_totalreserve_pages();
5075 }
5076
5077 /*
5078  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5079  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5080  * to be referenced again before it is swapped out.
5081  *
5082  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5083  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5084  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5085  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5086  *
5087  * total     target    max
5088  * memory    ratio     inactive anon
5089  * -------------------------------------
5090  *   10MB       1         5MB
5091  *  100MB       1        50MB
5092  *    1GB       3       250MB
5093  *   10GB      10       0.9GB
5094  *  100GB      31         3GB
5095  *    1TB     101        10GB
5096  *   10TB     320        32GB
5097  */
5098 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5099 {
5100         unsigned int gb, ratio;
5101
5102         /* Zone size in gigabytes */
5103         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5104         if (gb)
5105                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5106         else
5107                 ratio = 1;
5108
5109         zone->inactive_ratio = ratio;
5110 }
5111
5112 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5113 {
5114         struct zone *zone;
5115
5116         for_each_zone(zone)
5117                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5118 }
5119
5120 /*
5121  * Initialise min_free_kbytes.
5122  *
5123  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5124  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5125  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5126  *
5127  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5128  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5129  *
5130  * which yields
5131  *
5132  * 16MB:        512k
5133  * 32MB:        724k
5134  * 64MB:        1024k
5135  * 128MB:       1448k
5136  * 256MB:       2048k
5137  * 512MB:       2896k
5138  * 1024MB:      4096k
5139  * 2048MB:      5792k
5140  * 4096MB:      8192k
5141  * 8192MB:      11584k
5142  * 16384MB:     16384k
5143  */
5144 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5145 {
5146         unsigned long lowmem_kbytes;
5147
5148         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5149
5150         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5151         if (min_free_kbytes < 128)
5152                 min_free_kbytes = 128;
5153         if (min_free_kbytes > 65536)
5154                 min_free_kbytes = 65536;
5155         setup_per_zone_wmarks();
5156         refresh_zone_stat_thresholds();
5157         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5158         setup_per_zone_inactive_ratio();
5159         return 0;
5160 }
5161 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5162
5163 /*
5164  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5165  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5166  *      changes.
5167  */
5168 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5169         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5170 {
5171         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5172         if (write)
5173                 setup_per_zone_wmarks();
5174         return 0;
5175 }
5176
5177 #ifdef CONFIG_NUMA
5178 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5179         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5180 {
5181         struct zone *zone;
5182         int rc;
5183
5184         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5185         if (rc)
5186                 return rc;
5187
5188         for_each_zone(zone)
5189                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5190                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5191         return 0;
5192 }
5193
5194 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5195         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5196 {
5197         struct zone *zone;
5198         int rc;
5199
5200         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5201         if (rc)
5202                 return rc;
5203
5204         for_each_zone(zone)
5205                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5206                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5207         return 0;
5208 }
5209 #endif
5210
5211 /*
5212  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5213  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5214  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5215  *
5216  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5217  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5218  * if in function of the boot time zone sizes.
5219  */
5220 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5221         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5222 {
5223         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5224         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5225         return 0;
5226 }
5227
5228 /*
5229  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5230  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5231  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5232  */
5233
5234 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5235         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5236 {
5237         struct zone *zone;
5238         unsigned int cpu;
5239         int ret;
5240
5241         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5242         if (!write || (ret == -EINVAL))
5243                 return ret;
5244         for_each_populated_zone(zone) {
5245                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5246                         unsigned long  high;
5247                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5248                         setup_pagelist_highmark(
5249                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5250                 }
5251         }
5252         return 0;
5253 }
5254
5255 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5256
5257 #ifdef CONFIG_NUMA
5258 static int __init set_hashdist(char *str)
5259 {
5260         if (!str)
5261                 return 0;
5262         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5263         return 1;
5264 }
5265 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5266 #endif
5267
5268 /*
5269  * allocate a large system hash table from bootmem
5270  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5271  *   quantity of entries
5272  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5273  */
5274 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5275                                      unsigned long bucketsize,
5276                                      unsigned long numentries,
5277                                      int scale,
5278                                      int flags,
5279                                      unsigned int *_hash_shift,
5280                                      unsigned int *_hash_mask,
5281                                      unsigned long limit)
5282 {
5283         unsigned long long max = limit;
5284         unsigned long log2qty, size;
5285         void *table = NULL;
5286
5287         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5288         if (!numentries) {
5289                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5290                 numentries = nr_kernel_pages;
5291                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5292                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5293                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5294
5295                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5296                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5297                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5298                 else
5299                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5300
5301                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5302                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5303                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5304                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5305                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5306                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5307                                 BUG_ON(!numentries);
5308                         }
5309                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5310                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5311         }
5312         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5313
5314         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5315         if (max == 0) {
5316                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5317                 do_div(max, bucketsize);
5318         }
5319
5320         if (numentries > max)
5321                 numentries = max;
5322
5323         log2qty = ilog2(numentries);
5324
5325         do {
5326                 size = bucketsize << log2qty;
5327                 if (flags & HASH_EARLY)
5328                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5329                 else if (hashdist)
5330                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5331                 else {
5332                         /*
5333                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5334                          * some pages at the end of hash table which
5335                          * alloc_pages_exact() automatically does
5336                          */
5337                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5338                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5339                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5340                         }
5341                 }
5342         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5343
5344         if (!table)
5345                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5346
5347         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5348                tablename,
5349                (1UL << log2qty),
5350                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5351                size);
5352
5353         if (_hash_shift)
5354                 *_hash_shift = log2qty;
5355         if (_hash_mask)
5356                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5357
5358         return table;
5359 }
5360
5361 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5362 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5363                                                         unsigned long pfn)
5364 {
5365 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5366         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5367 #else
5368         return zone->pageblock_flags;
5369 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5370 }
5371
5372 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5373 {
5374 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5375         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5376         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5377 #else
5378         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5379         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5380 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5381 }
5382
5383 /**
5384  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5385  * @page: The page within the block of interest
5386  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5387  * @end_bitidx: The last bit of interest
5388  * returns pageblock_bits flags
5389  */
5390 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5391                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5392 {
5393         struct zone *zone;
5394         unsigned long *bitmap;
5395         unsigned long pfn, bitidx;
5396         unsigned long flags = 0;
5397         unsigned long value = 1;
5398
5399         zone = page_zone(page);
5400         pfn = page_to_pfn(page);
5401         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5402         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5403
5404         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5405                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5406                         flags |= value;
5407
5408         return flags;
5409 }
5410
5411 /**
5412  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5413  * @page: The page within the block of interest
5414  * @start_bitidx: The first bit of interest
5415  * @end_bitidx: The last bit of interest
5416  * @flags: The flags to set
5417  */
5418 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5419                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5420 {
5421         struct zone *zone;
5422         unsigned long *bitmap;
5423         unsigned long pfn, bitidx;
5424         unsigned long value = 1;
5425
5426         zone = page_zone(page);
5427         pfn = page_to_pfn(page);
5428         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5429         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5430         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5431         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5432
5433         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5434                 if (flags & value)
5435                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5436                 else
5437                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5438 }
5439
5440 /*
5441  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5442  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5443  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5444  */
5445
5446 static int
5447 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5448 {
5449         unsigned long pfn, iter, found;
5450         /*
5451          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5452          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5453          */
5454         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5455                 return true;
5456
5457         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5458                 return true;
5459
5460         pfn = page_to_pfn(page);
5461         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5462                 unsigned long check = pfn + iter;
5463
5464                 if (!pfn_valid_within(check))
5465                         continue;
5466
5467                 page = pfn_to_page(check);
5468                 if (!page_count(page)) {
5469                         if (PageBuddy(page))
5470                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5471                         continue;
5472                 }
5473                 if (!PageLRU(page))
5474                         found++;
5475                 /*
5476                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5477                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5478                  * and it still to be fixed.
5479                  */
5480                 /*
5481                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5482                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5483                  *
5484                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5485                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5486                  * page at boot.
5487                  */
5488                 if (found > count)
5489                         return false;
5490         }
5491         return true;
5492 }
5493
5494 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5495 {
5496         struct zone *zone = page_zone(page);
5497         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5498 }
5499
5500 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5501 {
5502         struct zone *zone;
5503         unsigned long flags, pfn;
5504         struct memory_isolate_notify arg;
5505         int notifier_ret;
5506         int ret = -EBUSY;
5507
5508         zone = page_zone(page);
5509
5510         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5511
5512         pfn = page_to_pfn(page);
5513         arg.start_pfn = pfn;
5514         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5515         arg.pages_found = 0;
5516
5517         /*
5518          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5519          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5520          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5521          * number of pages in a range that are held by the balloon
5522          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5523          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5524          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5525          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5526          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5527          */
5528         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5529         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5530         if (notifier_ret)
5531                 goto out;
5532         /*
5533          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5534          * We just check MOVABLE pages.
5535          */
5536         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5537                 ret = 0;
5538
5539         /*
5540          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5541          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5542          */
5543
5544 out:
5545         if (!ret) {
5546                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5547                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5548         }
5549
5550         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5551         if (!ret)
5552                 drain_all_pages();
5553         return ret;
5554 }
5555
5556 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5557 {
5558         struct zone *zone;
5559         unsigned long flags;
5560         zone = page_zone(page);
5561         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5562         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5563                 goto out;
5564         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5565         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5566 out:
5567         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5568 }
5569
5570 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5571 /*
5572  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5573  */
5574 void
5575 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5576 {
5577         struct page *page;
5578         struct zone *zone;
5579         int order, i;
5580         unsigned long pfn;
5581         unsigned long flags;
5582         /* find the first valid pfn */
5583         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5584                 if (pfn_valid(pfn))
5585                         break;
5586         if (pfn == end_pfn)
5587                 return;
5588         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5589         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5590         pfn = start_pfn;
5591         while (pfn < end_pfn) {
5592                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5593                         pfn++;
5594                         continue;
5595                 }
5596                 page = pfn_to_page(pfn);
5597                 BUG_ON(page_count(page));
5598                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5599                 order = page_order(page);
5600 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5601                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5602                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5603 #endif
5604                 list_del(&page->lru);
5605                 rmv_page_order(page);
5606                 zone->free_area[order].nr_free--;
5607                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5608                                       - (1UL << order));
5609                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5610                         SetPageReserved((page+i));
5611                 pfn += (1 << order);
5612         }
5613         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5614 }
5615 #endif
5616
5617 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5618 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5619 {
5620         struct zone *zone = page_zone(page);
5621         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5622         unsigned long flags;
5623         int order;
5624
5625         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5626         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5627                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5628
5629                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5630                         break;
5631         }
5632         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5633
5634         return order < MAX_ORDER;
5635 }
5636 #endif
5637
5638 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5639         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5640         {1UL << PG_error,               "error"         },
5641         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5642         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5643         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5644         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5645         {1UL << PG_active,              "active"        },
5646         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5647         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5648         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5649         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5650         {1UL << PG_private,             "private"       },
5651         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5652         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5653 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5654         {1UL << PG_head,                "head"          },
5655         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5656 #else
5657         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5658 #endif
5659         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5660         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5661         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5662         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5663         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5664 #ifdef CONFIG_MMU
5665         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5666 #endif
5667 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5668         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5669 #endif
5670 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5671         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5672 #endif
5673         {-1UL,                          NULL            },
5674 };
5675
5676 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5677 {
5678         const char *delim = "";
5679         unsigned long mask;
5680         int i;
5681
5682         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5683
5684         /* remove zone id */
5685         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5686
5687         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5688
5689                 mask = pageflag_names[i].mask;
5690                 if ((flags & mask) != mask)
5691                         continue;
5692
5693                 flags &= ~mask;
5694                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5695                 delim = "|";
5696         }
5697
5698         /* check for left over flags */
5699         if (flags)
5700                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5701
5702         printk(")\n");
5703 }
5704
5705 void dump_page(struct page *page)
5706 {
5707         printk(KERN_ALERT
5708                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5709                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5710                 page->mapping, page->index);
5711         dump_page_flags(page->flags);
5712         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5713 }