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