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