Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jikos/trivial
[linux-flexiantxendom0-3.2.10.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/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/memory.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/ftrace_event.h>
58 #include <linux/memcontrol.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62 #include <asm/div64.h>
63 #include "internal.h"
64
65 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
66 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
67 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
68 #endif
69
70 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
71 /*
72  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
73  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
74  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
75  * defined in <linux/topology.h>.
76  */
77 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
79 #endif
80
81 /*
82  * Array of node states.
83  */
84 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
85         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
86         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
87 #ifndef CONFIG_NUMA
88         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
90         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #endif
92         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif  /* NUMA */
94 };
95 EXPORT_SYMBOL(node_states);
96
97 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
98 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
99 int percpu_pagelist_fraction;
100 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
101
102 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
103 /*
104  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
105  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
106  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
107  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
108  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
109  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
110  */
111
112 static gfp_t saved_gfp_mask;
113
114 void pm_restore_gfp_mask(void)
115 {
116         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
117         if (saved_gfp_mask) {
118                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
119                 saved_gfp_mask = 0;
120         }
121 }
122
123 void pm_restrict_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         WARN_ON(saved_gfp_mask);
127         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
128         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
129 }
130 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
131
132 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
133 int pageblock_order __read_mostly;
134 #endif
135
136 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
137
138 /*
139  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
140  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
141  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
142  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
143  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
144  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
145  *
146  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
147  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
148  */
149 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
150 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
151          256,
152 #endif
153 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
154          256,
155 #endif
156 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
157          32,
158 #endif
159          32,
160 };
161
162 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
163
164 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
165 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
166          "DMA",
167 #endif
168 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
169          "DMA32",
170 #endif
171          "Normal",
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          "HighMem",
174 #endif
175          "Movable",
176 };
177
178 int min_free_kbytes = 1024;
179
180 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
181 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
182 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
183
184 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
185 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
186 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
187 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
188 static unsigned long __initdata required_movablecore;
189 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
190
191 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
192 int movable_zone;
193 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
194 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
195
196 #if MAX_NUMNODES > 1
197 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
198 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
199 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
200 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
201 #endif
202
203 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
204
205 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
206 {
207
208         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
209                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
210
211         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
212                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
213 }
214
215 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
216
217 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
218 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
219 {
220         int ret = 0;
221         unsigned seq;
222         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
223
224         do {
225                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
226                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
227                         ret = 1;
228                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
229                         ret = 1;
230         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
231
232         return ret;
233 }
234
235 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
236 {
237         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
238                 return 0;
239         if (zone != page_zone(page))
240                 return 0;
241
242         return 1;
243 }
244 /*
245  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
246  */
247 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
248 {
249         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
250                 return 1;
251         if (!page_is_consistent(zone, page))
252                 return 1;
253
254         return 0;
255 }
256 #else
257 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
258 {
259         return 0;
260 }
261 #endif
262
263 static void bad_page(struct page *page)
264 {
265         static unsigned long resume;
266         static unsigned long nr_shown;
267         static unsigned long nr_unshown;
268
269         /* Don't complain about poisoned pages */
270         if (PageHWPoison(page)) {
271                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
272                 return;
273         }
274
275         /*
276          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
277          * or allow a steady drip of one report per second.
278          */
279         if (nr_shown == 60) {
280                 if (time_before(jiffies, resume)) {
281                         nr_unshown++;
282                         goto out;
283                 }
284                 if (nr_unshown) {
285                         printk(KERN_ALERT
286                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
287                                 nr_unshown);
288                         nr_unshown = 0;
289                 }
290                 nr_shown = 0;
291         }
292         if (nr_shown++ == 0)
293                 resume = jiffies + 60 * HZ;
294
295         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
296                 current->comm, page_to_pfn(page));
297         dump_page(page);
298
299         print_modules();
300         dump_stack();
301 out:
302         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
303         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
304         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
305 }
306
307 /*
308  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
309  *
310  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
311  *
312  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
313  *
314  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
315  * pointing at the head page.
316  *
317  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
318  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
319  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
320  */
321
322 static void free_compound_page(struct page *page)
323 {
324         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
325 }
326
327 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
328 {
329         int i;
330         int nr_pages = 1 << order;
331
332         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
333         set_compound_order(page, order);
334         __SetPageHead(page);
335         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
336                 struct page *p = page + i;
337                 __SetPageTail(p);
338                 set_page_count(p, 0);
339                 p->first_page = page;
340         }
341 }
342
343 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
344 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
345 {
346         int i;
347         int nr_pages = 1 << order;
348         int bad = 0;
349
350         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
351             unlikely(!PageHead(page))) {
352                 bad_page(page);
353                 bad++;
354         }
355
356         __ClearPageHead(page);
357
358         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
359                 struct page *p = page + i;
360
361                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
362                         bad_page(page);
363                         bad++;
364                 }
365                 __ClearPageTail(p);
366         }
367
368         return bad;
369 }
370
371 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
372 {
373         int i;
374
375         /*
376          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
377          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
378          */
379         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
380         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
381                 clear_highpage(page + i);
382 }
383
384 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
385 {
386         set_page_private(page, order);
387         __SetPageBuddy(page);
388 }
389
390 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
391 {
392         __ClearPageBuddy(page);
393         set_page_private(page, 0);
394 }
395
396 /*
397  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
398  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
399  *
400  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
401  * the following equation:
402  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
403  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
404  * 1 buddy is #10:
405  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
406  *
407  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
408  * satisfies the following equation:
409  *     P = B & ~(1 << O)
410  *
411  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
412  */
413 static inline unsigned long
414 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
415 {
416         return page_idx ^ (1 << order);
417 }
418
419 /*
420  * This function checks whether a page is free && is the buddy
421  * we can do coalesce a page and its buddy if
422  * (a) the buddy is not in a hole &&
423  * (b) the buddy is in the buddy system &&
424  * (c) a page and its buddy have the same order &&
425  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
426  *
427  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
428  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
429  *
430  * For recording page's order, we use page_private(page).
431  */
432 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
433                                                                 int order)
434 {
435         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
436                 return 0;
437
438         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
439                 return 0;
440
441         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
442                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
443                 return 1;
444         }
445         return 0;
446 }
447
448 /*
449  * Freeing function for a buddy system allocator.
450  *
451  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
452  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
453  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
454  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
455  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
456  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
457  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
458  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
459  * parts of the VM system.
460  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
461  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
462  * order is recorded in page_private(page) field.
463  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
464  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
465  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
466  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
467  * triggers coalescing into a block of larger size.            
468  *
469  * -- wli
470  */
471
472 static inline void __free_one_page(struct page *page,
473                 struct zone *zone, unsigned int order,
474                 int migratetype)
475 {
476         unsigned long page_idx;
477         unsigned long combined_idx;
478         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
479         struct page *buddy;
480
481         if (unlikely(PageCompound(page)))
482                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
483                         return;
484
485         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
486
487         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
488
489         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
490         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
491
492         while (order < MAX_ORDER-1) {
493                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
494                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
495                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
496                         break;
497
498                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
499                 list_del(&buddy->lru);
500                 zone->free_area[order].nr_free--;
501                 rmv_page_order(buddy);
502                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
503                 page = page + (combined_idx - page_idx);
504                 page_idx = combined_idx;
505                 order++;
506         }
507         set_page_order(page, order);
508
509         /*
510          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
511          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
512          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
513          * that is happening, add the free page to the tail of the list
514          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
515          * as a higher order page
516          */
517         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
518                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
519                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
520                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
521                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
522                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
523                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
524                         list_add_tail(&page->lru,
525                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
526                         goto out;
527                 }
528         }
529
530         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
531 out:
532         zone->free_area[order].nr_free++;
533 }
534
535 /*
536  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
537  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
538  * free_pages_check() will verify...
539  */
540 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
541 {
542         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
543         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
544 }
545
546 static inline int free_pages_check(struct page *page)
547 {
548         if (unlikely(page_mapcount(page) |
549                 (page->mapping != NULL)  |
550                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
551                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
552                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
553                 bad_page(page);
554                 return 1;
555         }
556         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
557                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
558         return 0;
559 }
560
561 /*
562  * Frees a number of pages from the PCP lists
563  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
564  * count is the number of pages to free.
565  *
566  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
567  * see if this freeing clears that state.
568  *
569  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
570  * pinned" detection logic.
571  */
572 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
573                                         struct per_cpu_pages *pcp)
574 {
575         int migratetype = 0;
576         int batch_free = 0;
577         int to_free = count;
578
579         spin_lock(&zone->lock);
580         zone->all_unreclaimable = 0;
581         zone->pages_scanned = 0;
582
583         while (to_free) {
584                 struct page *page;
585                 struct list_head *list;
586
587                 /*
588                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
589                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
590                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
591                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
592                  * lists
593                  */
594                 do {
595                         batch_free++;
596                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
597                                 migratetype = 0;
598                         list = &pcp->lists[migratetype];
599                 } while (list_empty(list));
600
601                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
602                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
603                         batch_free = to_free;
604
605                 do {
606                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
607                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
608                         list_del(&page->lru);
609                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
610                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
611                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
612                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
613         }
614         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
615         spin_unlock(&zone->lock);
616 }
617
618 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
619                                 int migratetype)
620 {
621         spin_lock(&zone->lock);
622         zone->all_unreclaimable = 0;
623         zone->pages_scanned = 0;
624
625         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
626         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
627         spin_unlock(&zone->lock);
628 }
629
630 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
631 {
632         int i;
633         int bad = 0;
634
635         trace_mm_page_free_direct(page, order);
636         kmemcheck_free_shadow(page, order);
637
638         if (PageAnon(page))
639                 page->mapping = NULL;
640         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
641                 bad += free_pages_check(page + i);
642         if (bad)
643                 return false;
644
645         if (!PageHighMem(page)) {
646                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
647                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
648                                            PAGE_SIZE << order);
649         }
650         arch_free_page(page, order);
651         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
652
653         return true;
654 }
655
656 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
657 {
658         unsigned long flags;
659         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
660
661         if (!free_pages_prepare(page, order))
662                 return;
663
664         local_irq_save(flags);
665         if (unlikely(wasMlocked))
666                 free_page_mlock(page);
667         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
668         free_one_page(page_zone(page), page, order,
669                                         get_pageblock_migratetype(page));
670         local_irq_restore(flags);
671 }
672
673 /*
674  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
675  */
676 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
677 {
678         if (order == 0) {
679                 __ClearPageReserved(page);
680                 set_page_count(page, 0);
681                 set_page_refcounted(page);
682                 __free_page(page);
683         } else {
684                 int loop;
685
686                 prefetchw(page);
687                 for (loop = 0; loop < (1 << order); loop++) {
688                         struct page *p = &page[loop];
689
690                         if (loop + 1 < (1 << order))
691                                 prefetchw(p + 1);
692                         __ClearPageReserved(p);
693                         set_page_count(p, 0);
694                 }
695
696                 set_page_refcounted(page);
697                 __free_pages(page, order);
698         }
699 }
700
701
702 /*
703  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
704  * Please do not alter this order without good reasons and regression
705  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
706  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
707  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
708  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
709  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
710  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
711  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
712  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
713  *
714  * -- wli
715  */
716 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
717         int low, int high, struct free_area *area,
718         int migratetype)
719 {
720         unsigned long size = 1 << high;
721
722         while (high > low) {
723                 area--;
724                 high--;
725                 size >>= 1;
726                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
727                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
728                 area->nr_free++;
729                 set_page_order(&page[size], high);
730         }
731 }
732
733 /*
734  * This page is about to be returned from the page allocator
735  */
736 static inline int check_new_page(struct page *page)
737 {
738         if (unlikely(page_mapcount(page) |
739                 (page->mapping != NULL)  |
740                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
741                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
742                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
743                 bad_page(page);
744                 return 1;
745         }
746         return 0;
747 }
748
749 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
750 {
751         int i;
752
753         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
754                 struct page *p = page + i;
755                 if (unlikely(check_new_page(p)))
756                         return 1;
757         }
758
759         set_page_private(page, 0);
760         set_page_refcounted(page);
761
762         arch_alloc_page(page, order);
763         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
764
765         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
766                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
767
768         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
769                 prep_compound_page(page, order);
770
771         return 0;
772 }
773
774 /*
775  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
776  * the smallest available page from the freelists
777  */
778 static inline
779 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
780                                                 int migratetype)
781 {
782         unsigned int current_order;
783         struct free_area * area;
784         struct page *page;
785
786         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
787         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
788                 area = &(zone->free_area[current_order]);
789                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
790                         continue;
791
792                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
793                                                         struct page, lru);
794                 list_del(&page->lru);
795                 rmv_page_order(page);
796                 area->nr_free--;
797                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
798                 return page;
799         }
800
801         return NULL;
802 }
803
804
805 /*
806  * This array describes the order lists are fallen back to when
807  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
808  */
809 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
810         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
811         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
812         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
813         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
814 };
815
816 /*
817  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
818  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
819  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
820  */
821 static int move_freepages(struct zone *zone,
822                           struct page *start_page, struct page *end_page,
823                           int migratetype)
824 {
825         struct page *page;
826         unsigned long order;
827         int pages_moved = 0;
828
829 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
830         /*
831          * page_zone is not safe to call in this context when
832          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
833          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
834          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
835          * grouping pages by mobility
836          */
837         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
838 #endif
839
840         for (page = start_page; page <= end_page;) {
841                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
842                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
843
844                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
845                         page++;
846                         continue;
847                 }
848
849                 if (!PageBuddy(page)) {
850                         page++;
851                         continue;
852                 }
853
854                 order = page_order(page);
855                 list_move(&page->lru,
856                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
857                 page += 1 << order;
858                 pages_moved += 1 << order;
859         }
860
861         return pages_moved;
862 }
863
864 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
865                                 int migratetype)
866 {
867         unsigned long start_pfn, end_pfn;
868         struct page *start_page, *end_page;
869
870         start_pfn = page_to_pfn(page);
871         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
872         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
873         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
874         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
875
876         /* Do not cross zone boundaries */
877         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
878                 start_page = page;
879         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
880                 return 0;
881
882         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
883 }
884
885 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
886                                         int start_order, int migratetype)
887 {
888         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
889
890         while (nr_pageblocks--) {
891                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
892                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
893         }
894 }
895
896 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
897 static inline struct page *
898 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
899 {
900         struct free_area * area;
901         int current_order;
902         struct page *page;
903         int migratetype, i;
904
905         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
906         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
907                                                 --current_order) {
908                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
909                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
910
911                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
912                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
913                                 continue;
914
915                         area = &(zone->free_area[current_order]);
916                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
917                                 continue;
918
919                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
920                                         struct page, lru);
921                         area->nr_free--;
922
923                         /*
924                          * If breaking a large block of pages, move all free
925                          * pages to the preferred allocation list. If falling
926                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
927                          * aggressive about taking ownership of free pages
928                          */
929                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
930                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
931                                         page_group_by_mobility_disabled) {
932                                 unsigned long pages;
933                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
934                                                                 start_migratetype);
935
936                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
937                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
938                                                 page_group_by_mobility_disabled)
939                                         set_pageblock_migratetype(page,
940                                                                 start_migratetype);
941
942                                 migratetype = start_migratetype;
943                         }
944
945                         /* Remove the page from the freelists */
946                         list_del(&page->lru);
947                         rmv_page_order(page);
948
949                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
950                         if (current_order >= pageblock_order)
951                                 change_pageblock_range(page, current_order,
952                                                         start_migratetype);
953
954                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
955
956                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
957                                 start_migratetype, migratetype);
958
959                         return page;
960                 }
961         }
962
963         return NULL;
964 }
965
966 /*
967  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
968  * Call me with the zone->lock already held.
969  */
970 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
971                                                 int migratetype)
972 {
973         struct page *page;
974
975 retry_reserve:
976         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
977
978         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
979                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
980
981                 /*
982                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
983                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
984                  * and we want just one call site
985                  */
986                 if (!page) {
987                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
988                         goto retry_reserve;
989                 }
990         }
991
992         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
993         return page;
994 }
995
996 /* 
997  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
998  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
999  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1000  */
1001 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1002                         unsigned long count, struct list_head *list,
1003                         int migratetype, int cold)
1004 {
1005         int i;
1006         
1007         spin_lock(&zone->lock);
1008         for (i = 0; i < count; ++i) {
1009                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1010                 if (unlikely(page == NULL))
1011                         break;
1012
1013                 /*
1014                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1015                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1016                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1017                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1018                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1019                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1020                  * properly.
1021                  */
1022                 if (likely(cold == 0))
1023                         list_add(&page->lru, list);
1024                 else
1025                         list_add_tail(&page->lru, list);
1026                 set_page_private(page, migratetype);
1027                 list = &page->lru;
1028         }
1029         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1030         spin_unlock(&zone->lock);
1031         return i;
1032 }
1033
1034 #ifdef CONFIG_NUMA
1035 /*
1036  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1037  * currently executing processor on remote nodes after they have
1038  * expired.
1039  *
1040  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1041  * a single processor.
1042  */
1043 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1044 {
1045         unsigned long flags;
1046         int to_drain;
1047
1048         local_irq_save(flags);
1049         if (pcp->count >= pcp->batch)
1050                 to_drain = pcp->batch;
1051         else
1052                 to_drain = pcp->count;
1053         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1054         pcp->count -= to_drain;
1055         local_irq_restore(flags);
1056 }
1057 #endif
1058
1059 /*
1060  * Drain pages of the indicated processor.
1061  *
1062  * The processor must either be the current processor and the
1063  * thread pinned to the current processor or a processor that
1064  * is not online.
1065  */
1066 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1067 {
1068         unsigned long flags;
1069         struct zone *zone;
1070
1071         for_each_populated_zone(zone) {
1072                 struct per_cpu_pageset *pset;
1073                 struct per_cpu_pages *pcp;
1074
1075                 local_irq_save(flags);
1076                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1077
1078                 pcp = &pset->pcp;
1079                 if (pcp->count) {
1080                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1081                         pcp->count = 0;
1082                 }
1083                 local_irq_restore(flags);
1084         }
1085 }
1086
1087 /*
1088  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1089  */
1090 void drain_local_pages(void *arg)
1091 {
1092         drain_pages(smp_processor_id());
1093 }
1094
1095 /*
1096  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1097  */
1098 void drain_all_pages(void)
1099 {
1100         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1101 }
1102
1103 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1104
1105 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1106 {
1107         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1108         unsigned long flags;
1109         int order, t;
1110         struct list_head *curr;
1111
1112         if (!zone->spanned_pages)
1113                 return;
1114
1115         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1116
1117         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1118         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1119                 if (pfn_valid(pfn)) {
1120                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1121
1122                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1123                                 swsusp_unset_page_free(page);
1124                 }
1125
1126         for_each_migratetype_order(order, t) {
1127                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1128                         unsigned long i;
1129
1130                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1131                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1132                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1133                 }
1134         }
1135         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1136 }
1137 #endif /* CONFIG_PM */
1138
1139 /*
1140  * Free a 0-order page
1141  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1142  */
1143 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1144 {
1145         struct zone *zone = page_zone(page);
1146         struct per_cpu_pages *pcp;
1147         unsigned long flags;
1148         int migratetype;
1149         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1150
1151         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1152                 return;
1153
1154         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1155         set_page_private(page, migratetype);
1156         local_irq_save(flags);
1157         if (unlikely(wasMlocked))
1158                 free_page_mlock(page);
1159         __count_vm_event(PGFREE);
1160
1161         /*
1162          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1163          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1164          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1165          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1166          * excessively into the page allocator
1167          */
1168         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1169                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1170                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1171                         goto out;
1172                 }
1173                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1174         }
1175
1176         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1177         if (cold)
1178                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1179         else
1180                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1181         pcp->count++;
1182         if (pcp->count >= pcp->high) {
1183                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1184                 pcp->count -= pcp->batch;
1185         }
1186
1187 out:
1188         local_irq_restore(flags);
1189 }
1190
1191 /*
1192  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1193  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1194  * Each sub-page must be freed individually.
1195  *
1196  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1197  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1198  */
1199 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1200 {
1201         int i;
1202
1203         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1204         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1205
1206 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1207         /*
1208          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1209          * otherwise free the whole shadow.
1210          */
1211         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1212                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1213 #endif
1214
1215         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1216                 set_page_refcounted(page + i);
1217 }
1218
1219 /*
1220  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1221  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1222  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1223  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1224  * are enabled.
1225  *
1226  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1227  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1228  */
1229 int split_free_page(struct page *page)
1230 {
1231         unsigned int order;
1232         unsigned long watermark;
1233         struct zone *zone;
1234
1235         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1236
1237         zone = page_zone(page);
1238         order = page_order(page);
1239
1240         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1241         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1242         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1243                 return 0;
1244
1245         /* Remove page from free list */
1246         list_del(&page->lru);
1247         zone->free_area[order].nr_free--;
1248         rmv_page_order(page);
1249         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1250
1251         /* Split into individual pages */
1252         set_page_refcounted(page);
1253         split_page(page, order);
1254
1255         if (order >= pageblock_order - 1) {
1256                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1257                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1258                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1259         }
1260
1261         return 1 << order;
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1266  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1267  * or two.
1268  */
1269 static inline
1270 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1271                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1272                         int migratetype)
1273 {
1274         unsigned long flags;
1275         struct page *page;
1276         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1277
1278 again:
1279         if (likely(order == 0)) {
1280                 struct per_cpu_pages *pcp;
1281                 struct list_head *list;
1282
1283                 local_irq_save(flags);
1284                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1285                 list = &pcp->lists[migratetype];
1286                 if (list_empty(list)) {
1287                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1288                                         pcp->batch, list,
1289                                         migratetype, cold);
1290                         if (unlikely(list_empty(list)))
1291                                 goto failed;
1292                 }
1293
1294                 if (cold)
1295                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1296                 else
1297                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1298
1299                 list_del(&page->lru);
1300                 pcp->count--;
1301         } else {
1302                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1303                         /*
1304                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1305                          *
1306                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1307                          * properly detect and handle allocation failures.
1308                          *
1309                          * We most definitely don't want callers attempting to
1310                          * allocate greater than order-1 page units with
1311                          * __GFP_NOFAIL.
1312                          */
1313                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1314                 }
1315                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1316                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1317                 spin_unlock(&zone->lock);
1318                 if (!page)
1319                         goto failed;
1320                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1321         }
1322
1323         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1324         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1325         local_irq_restore(flags);
1326
1327         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1328         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1329                 goto again;
1330         return page;
1331
1332 failed:
1333         local_irq_restore(flags);
1334         return NULL;
1335 }
1336
1337 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1338 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1339 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1340 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1341 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1342
1343 /* Mask to get the watermark bits */
1344 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1345
1346 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1347 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1348 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1349
1350 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1351
1352 static struct {
1353         struct fault_attr attr;
1354
1355         u32 ignore_gfp_highmem;
1356         u32 ignore_gfp_wait;
1357         u32 min_order;
1358 } fail_page_alloc = {
1359         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1360         .ignore_gfp_wait = 1,
1361         .ignore_gfp_highmem = 1,
1362         .min_order = 1,
1363 };
1364
1365 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1366 {
1367         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1368 }
1369 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1370
1371 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1372 {
1373         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1374                 return 0;
1375         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1376                 return 0;
1377         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1378                 return 0;
1379         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1380                 return 0;
1381
1382         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1383 }
1384
1385 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1386
1387 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1388 {
1389         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1390         struct dentry *dir;
1391
1392         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1393                                         &fail_page_alloc.attr);
1394         if (IS_ERR(dir))
1395                 return PTR_ERR(dir);
1396
1397         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1398                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1399                 goto fail;
1400         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1401                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1402                 goto fail;
1403         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1404                                 &fail_page_alloc.min_order))
1405                 goto fail;
1406
1407         return 0;
1408 fail:
1409         debugfs_remove_recursive(dir);
1410
1411         return -ENOMEM;
1412 }
1413
1414 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1415
1416 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1417
1418 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1419
1420 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1421 {
1422         return 0;
1423 }
1424
1425 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1426
1427 /*
1428  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1429  * of the allocation.
1430  */
1431 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1432                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1433 {
1434         /* free_pages my go negative - that's OK */
1435         long min = mark;
1436         int o;
1437
1438         free_pages -= (1 << order) + 1;
1439         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1440                 min -= min / 2;
1441         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1442                 min -= min / 4;
1443
1444         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1445                 return false;
1446         for (o = 0; o < order; o++) {
1447                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1448                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1449
1450                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1451                 min >>= 1;
1452
1453                 if (free_pages <= min)
1454                         return false;
1455         }
1456         return true;
1457 }
1458
1459 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1460                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1461 {
1462         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1463                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1464 }
1465
1466 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1467                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1468 {
1469         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1470
1471         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1472                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1473
1474         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1475                                                                 free_pages);
1476 }
1477
1478 #ifdef CONFIG_NUMA
1479 /*
1480  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1481  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1482  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1483  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1484  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1485  *
1486  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1487  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1488  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1489  *
1490  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1491  * nothing and returns NULL.
1492  *
1493  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1494  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1495  *
1496  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1497  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1498  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1499  * quickly as we can.
1500  */
1501 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1502 {
1503         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1504         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1505
1506         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1507         if (!zlc)
1508                 return NULL;
1509
1510         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1511                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1512                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1513         }
1514
1515         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1516                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1517                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1518         return allowednodes;
1519 }
1520
1521 /*
1522  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1523  * if it is worth looking at further for free memory:
1524  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1525  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1526  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1527  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1528  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1529  * else return false (zero) if it is not.
1530  *
1531  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1532  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1533  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1534  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1535  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1536  * into the second scan of the zonelist.
1537  *
1538  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1539  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1540  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1541  * unturned looking for a free page.
1542  */
1543 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1544                                                 nodemask_t *allowednodes)
1545 {
1546         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1547         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1548         int n;                          /* node that zone *z is on */
1549
1550         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1551         if (!zlc)
1552                 return 1;
1553
1554         i = z - zonelist->_zonerefs;
1555         n = zlc->z_to_n[i];
1556
1557         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1558         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1559 }
1560
1561 /*
1562  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1563  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1564  * from that zone don't waste time re-examining it.
1565  */
1566 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1567 {
1568         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1569         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1570
1571         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1572         if (!zlc)
1573                 return;
1574
1575         i = z - zonelist->_zonerefs;
1576
1577         set_bit(i, zlc->fullzones);
1578 }
1579
1580 /*
1581  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1582  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1583  */
1584 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1585 {
1586         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1587
1588         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1589         if (!zlc)
1590                 return;
1591
1592         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1593 }
1594
1595 #else   /* CONFIG_NUMA */
1596
1597 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1598 {
1599         return NULL;
1600 }
1601
1602 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1603                                 nodemask_t *allowednodes)
1604 {
1605         return 1;
1606 }
1607
1608 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1609 {
1610 }
1611
1612 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1613 {
1614 }
1615 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1616
1617 /*
1618  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1619  * a page.
1620  */
1621 static struct page *
1622 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1623                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1624                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1625 {
1626         struct zoneref *z;
1627         struct page *page = NULL;
1628         int classzone_idx;
1629         struct zone *zone;
1630         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1631         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1632         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1633
1634         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1635 zonelist_scan:
1636         /*
1637          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1638          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1639          */
1640         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1641                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1642                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1643                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1644                                 continue;
1645                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1646                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1647                                 continue;
1648
1649                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1650                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1651                         unsigned long mark;
1652                         int ret;
1653
1654                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1655                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1656                                     classzone_idx, alloc_flags))
1657                                 goto try_this_zone;
1658
1659                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1660                                 /*
1661                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1662                                  * and before considering the first zone allowed
1663                                  * by the cpuset.
1664                                  */
1665                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1666                                 zlc_active = 1;
1667                                 did_zlc_setup = 1;
1668                         }
1669
1670                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1671                                 goto this_zone_full;
1672
1673                         /*
1674                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1675                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1676                          */
1677                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1678                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1679                                 continue;
1680
1681                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1682                         switch (ret) {
1683                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1684                                 /* did not scan */
1685                                 continue;
1686                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1687                                 /* scanned but unreclaimable */
1688                                 continue;
1689                         default:
1690                                 /* did we reclaim enough */
1691                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1692                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1693                                         goto this_zone_full;
1694                         }
1695                 }
1696
1697 try_this_zone:
1698                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1699                                                 gfp_mask, migratetype);
1700                 if (page)
1701                         break;
1702 this_zone_full:
1703                 if (NUMA_BUILD)
1704                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1705         }
1706
1707         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1708                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1709                 zlc_active = 0;
1710                 goto zonelist_scan;
1711         }
1712         return page;
1713 }
1714
1715 /*
1716  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1717  * meminfo in irq context.
1718  */
1719 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1720 {
1721         bool ret = false;
1722
1723 #if NODES_SHIFT > 8
1724         ret = in_interrupt();
1725 #endif
1726         return ret;
1727 }
1728
1729 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1730                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1731                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1732
1733 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1734 {
1735         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1736
1737         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
1738                 return;
1739
1740         /*
1741          * This documents exceptions given to allocations in certain
1742          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1743          * of allowed nodes.
1744          */
1745         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1746                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1747                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1748                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1749         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1750                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1751
1752         if (fmt) {
1753                 struct va_format vaf;
1754                 va_list args;
1755
1756                 va_start(args, fmt);
1757
1758                 vaf.fmt = fmt;
1759                 vaf.va = &args;
1760
1761                 pr_warn("%pV", &vaf);
1762
1763                 va_end(args);
1764         }
1765
1766         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1767                 current->comm, order, gfp_mask);
1768
1769         dump_stack();
1770         if (!should_suppress_show_mem())
1771                 show_mem(filter);
1772 }
1773
1774 static inline int
1775 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1776                                 unsigned long pages_reclaimed)
1777 {
1778         /* Do not loop if specifically requested */
1779         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1780                 return 0;
1781
1782         /*
1783          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1784          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1785          * implementations.
1786          */
1787         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1788                 return 1;
1789
1790         /*
1791          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1792          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1793          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1794          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1795          * allocation still fails, we stop retrying.
1796          */
1797         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1798                 return 1;
1799
1800         /*
1801          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1802          * explicitly requests that.
1803          */
1804         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1805                 return 1;
1806
1807         return 0;
1808 }
1809
1810 static inline struct page *
1811 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1812         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1813         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1814         int migratetype)
1815 {
1816         struct page *page;
1817
1818         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1819         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1820                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1821                 return NULL;
1822         }
1823
1824         /*
1825          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1826          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1827          * we're still under heavy pressure.
1828          */
1829         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1830                 order, zonelist, high_zoneidx,
1831                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1832                 preferred_zone, migratetype);
1833         if (page)
1834                 goto out;
1835
1836         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1837                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1838                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1839                         goto out;
1840                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1841                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1842                         goto out;
1843                 /*
1844                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1845                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1846                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1847                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1848                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1849                  */
1850                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1851                         goto out;
1852         }
1853         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1854         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1855
1856 out:
1857         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1858         return page;
1859 }
1860
1861 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1862 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1863 static struct page *
1864 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1865         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1866         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1867         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1868         bool sync_migration)
1869 {
1870         struct page *page;
1871
1872         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1873                 return NULL;
1874
1875         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1876         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1877                                                 nodemask, sync_migration);
1878         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1879         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1880
1881                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1882                 drain_pages(get_cpu());
1883                 put_cpu();
1884
1885                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1886                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1887                                 alloc_flags, preferred_zone,
1888                                 migratetype);
1889                 if (page) {
1890                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1891                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1892                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1893                         return page;
1894                 }
1895
1896                 /*
1897                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1898                  * The most likely reason is that pages exist,
1899                  * but not enough to satisfy watermarks.
1900                  */
1901                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1902                 defer_compaction(preferred_zone);
1903
1904                 cond_resched();
1905         }
1906
1907         return NULL;
1908 }
1909 #else
1910 static inline struct page *
1911 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1912         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1913         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1914         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1915         bool sync_migration)
1916 {
1917         return NULL;
1918 }
1919 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1920
1921 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1922 static inline struct page *
1923 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1924         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1925         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1926         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1927 {
1928         struct page *page = NULL;
1929         struct reclaim_state reclaim_state;
1930         bool drained = false;
1931
1932         cond_resched();
1933
1934         /* We now go into synchronous reclaim */
1935         cpuset_memory_pressure_bump();
1936         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1937         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1938         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1939         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1940
1941         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1942
1943         current->reclaim_state = NULL;
1944         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1945         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1946
1947         cond_resched();
1948
1949         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1950                 return NULL;
1951
1952         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
1953         if (NUMA_BUILD)
1954                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
1955
1956 retry:
1957         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1958                                         zonelist, high_zoneidx,
1959                                         alloc_flags, preferred_zone,
1960                                         migratetype);
1961
1962         /*
1963          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1964          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1965          */
1966         if (!page && !drained) {
1967                 drain_all_pages();
1968                 drained = true;
1969                 goto retry;
1970         }
1971
1972         return page;
1973 }
1974
1975 /*
1976  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1977  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1978  */
1979 static inline struct page *
1980 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1981         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1982         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1983         int migratetype)
1984 {
1985         struct page *page;
1986
1987         do {
1988                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1989                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1990                         preferred_zone, migratetype);
1991
1992                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1993                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1994         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1995
1996         return page;
1997 }
1998
1999 static inline
2000 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2001                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2002                                                 enum zone_type classzone_idx)
2003 {
2004         struct zoneref *z;
2005         struct zone *zone;
2006
2007         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2008                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2009 }
2010
2011 static inline int
2012 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2013 {
2014         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2015         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2016
2017         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2018         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2019
2020         /*
2021          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2022          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2023          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2024          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2025          */
2026         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2027
2028         if (!wait) {
2029                 /*
2030                  * Not worth trying to allocate harder for
2031                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2032                  */
2033                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2034                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2035                 /*
2036                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2037                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2038                  */
2039                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2040         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2041                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2042
2043         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2044                 if (!in_interrupt() &&
2045                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2046                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2047                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2048         }
2049
2050         return alloc_flags;
2051 }
2052
2053 static inline struct page *
2054 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2055         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2056         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2057         int migratetype)
2058 {
2059         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2060         struct page *page = NULL;
2061         int alloc_flags;
2062         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2063         unsigned long did_some_progress;
2064         bool sync_migration = false;
2065
2066         /*
2067          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2068          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2069          * be using allocators in order of preference for an area that is
2070          * too large.
2071          */
2072         if (order >= MAX_ORDER) {
2073                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2074                 return NULL;
2075         }
2076
2077         /*
2078          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2079          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2080          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2081          * using a larger set of nodes after it has established that the
2082          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2083          * over allocated.
2084          */
2085         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2086                 goto nopage;
2087
2088 restart:
2089         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2090                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2091                                                 zone_idx(preferred_zone));
2092
2093         /*
2094          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2095          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2096          * to how we want to proceed.
2097          */
2098         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2099
2100         /*
2101          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2102          * cpusets.
2103          */
2104         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2105                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2106                                         &preferred_zone);
2107
2108 rebalance:
2109         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2110         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2111                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2112                         preferred_zone, migratetype);
2113         if (page)
2114                 goto got_pg;
2115
2116         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2117         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2118                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2119                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2120                                 preferred_zone, migratetype);
2121                 if (page)
2122                         goto got_pg;
2123         }
2124
2125         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2126         if (!wait)
2127                 goto nopage;
2128
2129         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2130         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2131                 goto nopage;
2132
2133         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2134         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2135                 goto nopage;
2136
2137         /*
2138          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2139          * attempts after direct reclaim are synchronous
2140          */
2141         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2142                                         zonelist, high_zoneidx,
2143                                         nodemask,
2144                                         alloc_flags, preferred_zone,
2145                                         migratetype, &did_some_progress,
2146                                         sync_migration);
2147         if (page)
2148                 goto got_pg;
2149         sync_migration = true;
2150
2151         /* Try direct reclaim and then allocating */
2152         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2153                                         zonelist, high_zoneidx,
2154                                         nodemask,
2155                                         alloc_flags, preferred_zone,
2156                                         migratetype, &did_some_progress);
2157         if (page)
2158                 goto got_pg;
2159
2160         /*
2161          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2162          * running out of options and have to consider going OOM
2163          */
2164         if (!did_some_progress) {
2165                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2166                         if (oom_killer_disabled)
2167                                 goto nopage;
2168                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2169                                         zonelist, high_zoneidx,
2170                                         nodemask, preferred_zone,
2171                                         migratetype);
2172                         if (page)
2173                                 goto got_pg;
2174
2175                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2176                                 /*
2177                                  * The oom killer is not called for high-order
2178                                  * allocations that may fail, so if no progress
2179                                  * is being made, there are no other options and
2180                                  * retrying is unlikely to help.
2181                                  */
2182                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2183                                         goto nopage;
2184                                 /*
2185                                  * The oom killer is not called for lowmem
2186                                  * allocations to prevent needlessly killing
2187                                  * innocent tasks.
2188                                  */
2189                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2190                                         goto nopage;
2191                         }
2192
2193                         goto restart;
2194                 }
2195         }
2196
2197         /* Check if we should retry the allocation */
2198         pages_reclaimed += did_some_progress;
2199         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2200                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2201                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2202                 goto rebalance;
2203         } else {
2204                 /*
2205                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2206                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2207                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2208                  */
2209                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2210                                         zonelist, high_zoneidx,
2211                                         nodemask,
2212                                         alloc_flags, preferred_zone,
2213                                         migratetype, &did_some_progress,
2214                                         sync_migration);
2215                 if (page)
2216                         goto got_pg;
2217         }
2218
2219 nopage:
2220         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2221         return page;
2222 got_pg:
2223         if (kmemcheck_enabled)
2224                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2225         return page;
2226
2227 }
2228
2229 /*
2230  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2231  */
2232 struct page *
2233 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2234                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2235 {
2236         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2237         struct zone *preferred_zone;
2238         struct page *page;
2239         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2240
2241         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2242
2243         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2244
2245         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2246
2247         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2248                 return NULL;
2249
2250         /*
2251          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2252          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2253          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2254          */
2255         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2256                 return NULL;
2257
2258         get_mems_allowed();
2259         /* The preferred zone is used for statistics later */
2260         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2261                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2262                                 &preferred_zone);
2263         if (!preferred_zone) {
2264                 put_mems_allowed();
2265                 return NULL;
2266         }
2267
2268         /* First allocation attempt */
2269         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2270                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2271                         preferred_zone, migratetype);
2272         if (unlikely(!page))
2273                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2274                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2275                                 preferred_zone, migratetype);
2276         put_mems_allowed();
2277
2278         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2279         return page;
2280 }
2281 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2282
2283 /*
2284  * Common helper functions.
2285  */
2286 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2287 {
2288         struct page *page;
2289
2290         /*
2291          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2292          * a highmem page
2293          */
2294         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2295
2296         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2297         if (!page)
2298                 return 0;
2299         return (unsigned long) page_address(page);
2300 }
2301 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2302
2303 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2304 {
2305         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2306 }
2307 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2308
2309 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2310 {
2311         int i = pagevec_count(pvec);
2312
2313         while (--i >= 0) {
2314                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2315                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2316         }
2317 }
2318
2319 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2320 {
2321         if (put_page_testzero(page)) {
2322                 if (order == 0)
2323                         free_hot_cold_page(page, 0);
2324                 else
2325                         __free_pages_ok(page, order);
2326         }
2327 }
2328
2329 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2330
2331 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2332 {
2333         if (addr != 0) {
2334                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2335                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2336         }
2337 }
2338
2339 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2340
2341 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2342 {
2343         if (addr) {
2344                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2345                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2346
2347                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2348                 while (used < alloc_end) {
2349                         free_page(used);
2350                         used += PAGE_SIZE;
2351                 }
2352         }
2353         return (void *)addr;
2354 }
2355
2356 /**
2357  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2358  * @size: the number of bytes to allocate
2359  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2360  *
2361  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2362  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2363  * allocate memory in power-of-two pages.
2364  *
2365  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2366  *
2367  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2368  */
2369 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2370 {
2371         unsigned int order = get_order(size);
2372         unsigned long addr;
2373
2374         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2375         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2376 }
2377 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2378
2379 /**
2380  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2381  *                         pages on a node.
2382  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2383  * @size: the number of bytes to allocate
2384  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2385  *
2386  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2387  * back.
2388  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2389  * but is not exact.
2390  */
2391 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2392 {
2393         unsigned order = get_order(size);
2394         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2395         if (!p)
2396                 return NULL;
2397         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2398 }
2399 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2400
2401 /**
2402  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2403  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2404  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2405  *
2406  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2407  */
2408 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2409 {
2410         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2411         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2412
2413         while (addr < end) {
2414                 free_page(addr);
2415                 addr += PAGE_SIZE;
2416         }
2417 }
2418 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2419
2420 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2421 {
2422         struct zoneref *z;
2423         struct zone *zone;
2424
2425         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2426         unsigned int sum = 0;
2427
2428         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2429
2430         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2431                 unsigned long size = zone->present_pages;
2432                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2433                 if (size > high)
2434                         sum += size - high;
2435         }
2436
2437         return sum;
2438 }
2439
2440 /*
2441  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2442  */
2443 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2444 {
2445         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2446 }
2447 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2448
2449 /*
2450  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2451  */
2452 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2453 {
2454         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2455 }
2456
2457 static inline void show_node(struct zone *zone)
2458 {
2459         if (NUMA_BUILD)
2460                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2461 }
2462
2463 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2464 {
2465         val->totalram = totalram_pages;
2466         val->sharedram = 0;
2467         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2468         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2469         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2470         val->freehigh = nr_free_highpages();
2471         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2472 }
2473
2474 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2475
2476 #ifdef CONFIG_NUMA
2477 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2478 {
2479         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2480
2481         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2482         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2483 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2484         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2485         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2486                         NR_FREE_PAGES);
2487 #else
2488         val->totalhigh = 0;
2489         val->freehigh = 0;
2490 #endif
2491         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2492 }
2493 #endif
2494
2495 /*
2496  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2497  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2498  */
2499 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2500 {
2501         bool ret = false;
2502
2503         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2504                 goto out;
2505
2506         get_mems_allowed();
2507         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2508         put_mems_allowed();
2509 out:
2510         return ret;
2511 }
2512
2513 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2514
2515 /*
2516  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2517  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2518  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2519  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2520  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2521  */
2522 void show_free_areas(unsigned int filter)
2523 {
2524         int cpu;
2525         struct zone *zone;
2526
2527         for_each_populated_zone(zone) {
2528                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2529                         continue;
2530                 show_node(zone);
2531                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2532
2533                 for_each_online_cpu(cpu) {
2534                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2535
2536                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2537
2538                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2539                                cpu, pageset->pcp.high,
2540                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2541                 }
2542         }
2543
2544         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2545                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2546                 " unevictable:%lu"
2547                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2548                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2549                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2550                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2551                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2552                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2553                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2554                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2555                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2556                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2557                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2558                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2559                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2560                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2561                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2562                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2563                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2564                 global_page_state(NR_SHMEM),
2565                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2566                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2567
2568         for_each_populated_zone(zone) {
2569                 int i;
2570
2571                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2572                         continue;
2573                 show_node(zone);
2574                 printk("%s"
2575                         " free:%lukB"
2576                         " min:%lukB"
2577                         " low:%lukB"
2578                         " high:%lukB"
2579                         " active_anon:%lukB"
2580                         " inactive_anon:%lukB"
2581                         " active_file:%lukB"
2582                         " inactive_file:%lukB"
2583                         " unevictable:%lukB"
2584                         " isolated(anon):%lukB"
2585                         " isolated(file):%lukB"
2586                         " present:%lukB"
2587                         " mlocked:%lukB"
2588                         " dirty:%lukB"
2589                         " writeback:%lukB"
2590                         " mapped:%lukB"
2591                         " shmem:%lukB"
2592                         " slab_reclaimable:%lukB"
2593                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2594                         " kernel_stack:%lukB"
2595                         " pagetables:%lukB"
2596                         " unstable:%lukB"
2597                         " bounce:%lukB"
2598                         " writeback_tmp:%lukB"
2599                         " pages_scanned:%lu"
2600                         " all_unreclaimable? %s"
2601                         "\n",
2602                         zone->name,
2603                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2604                         K(min_wmark_pages(zone)),
2605                         K(low_wmark_pages(zone)),
2606                         K(high_wmark_pages(zone)),
2607                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2608                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2609                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2610                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2611                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2612                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2613                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2614                         K(zone->present_pages),
2615                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2616                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2617                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2618                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2619                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2620                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2621                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2622                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2623                                 THREAD_SIZE / 1024,
2624                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2625                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2626                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2627                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2628                         zone->pages_scanned,
2629                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2630                         );
2631                 printk("lowmem_reserve[]:");
2632                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2633                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2634                 printk("\n");
2635         }
2636
2637         for_each_populated_zone(zone) {
2638                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2639
2640                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2641                         continue;
2642                 show_node(zone);
2643                 printk("%s: ", zone->name);
2644
2645                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2646                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2647                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2648                         total += nr[order] << order;
2649                 }
2650                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2651                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2652                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2653                 printk("= %lukB\n", K(total));
2654         }
2655
2656         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2657
2658         show_swap_cache_info();
2659 }
2660
2661 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2662 {
2663         zoneref->zone = zone;
2664         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2665 }
2666
2667 /*
2668  * Builds allocation fallback zone lists.
2669  *
2670  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2671  */
2672 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2673                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2674 {
2675         struct zone *zone;
2676
2677         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2678         zone_type++;
2679
2680         do {
2681                 zone_type--;
2682                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2683                 if (populated_zone(zone)) {
2684                         zoneref_set_zone(zone,
2685                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2686                         check_highest_zone(zone_type);
2687                 }
2688
2689         } while (zone_type);
2690         return nr_zones;
2691 }
2692
2693
2694 /*
2695  *  zonelist_order:
2696  *  0 = automatic detection of better ordering.
2697  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2698  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2699  *
2700  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2701  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2702  */
2703 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2704 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2705 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2706
2707 /* zonelist order in the kernel.
2708  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2709  */
2710 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2711 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2712
2713
2714 #ifdef CONFIG_NUMA
2715 /* The value user specified ....changed by config */
2716 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2717 /* string for sysctl */
2718 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2719 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2720
2721 /*
2722  * interface for configure zonelist ordering.
2723  * command line option "numa_zonelist_order"
2724  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2725  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2726  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2727  */
2728
2729 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2730 {
2731         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2732                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2733         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2734                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2735         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2736                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2737         } else {
2738                 printk(KERN_WARNING
2739                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2740                         "%s\n", s);
2741                 return -EINVAL;
2742         }
2743         return 0;
2744 }
2745
2746 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2747 {
2748         int ret;
2749
2750         if (!s)
2751                 return 0;
2752
2753         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2754         if (ret == 0)
2755                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2756
2757         return ret;
2758 }
2759 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2760
2761 /*
2762  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2763  */
2764 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2765                 void __user *buffer, size_t *length,
2766                 loff_t *ppos)
2767 {
2768         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2769         int ret;
2770         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2771
2772         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2773         if (write)
2774                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2775         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2776         if (ret)
2777                 goto out;
2778         if (write) {
2779                 int oldval = user_zonelist_order;
2780                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2781                         /*
2782                          * bogus value.  restore saved string
2783                          */
2784                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2785                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2786                         user_zonelist_order = oldval;
2787                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2788                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2789                         build_all_zonelists(NULL);
2790                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2791                 }
2792         }
2793 out:
2794         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2795         return ret;
2796 }
2797
2798
2799 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2800 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2801
2802 /**
2803  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2804  * @node: node whose fallback list we're appending
2805  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2806  *
2807  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2808  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2809  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2810  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2811  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2812  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2813  * on them otherwise.
2814  * It returns -1 if no node is found.
2815  */
2816 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2817 {
2818         int n, val;
2819         int min_val = INT_MAX;
2820         int best_node = -1;
2821         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2822
2823         /* Use the local node if we haven't already */
2824         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2825                 node_set(node, *used_node_mask);
2826                 return node;
2827         }
2828
2829         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2830
2831                 /* Don't want a node to appear more than once */
2832                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2833                         continue;
2834
2835                 /* Use the distance array to find the distance */
2836                 val = node_distance(node, n);
2837
2838                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2839                 val += (n < node);
2840
2841                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2842                 tmp = cpumask_of_node(n);
2843                 if (!cpumask_empty(tmp))
2844                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2845
2846                 /* Slight preference for less loaded node */
2847                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2848                 val += node_load[n];
2849
2850                 if (val < min_val) {
2851                         min_val = val;
2852                         best_node = n;
2853                 }
2854         }
2855
2856         if (best_node >= 0)
2857                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2858
2859         return best_node;
2860 }
2861
2862
2863 /*
2864  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2865  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2866  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2867  */
2868 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2869 {
2870         int j;
2871         struct zonelist *zonelist;
2872
2873         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2874         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2875                 ;
2876         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2877                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2878         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2879         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2880 }
2881
2882 /*
2883  * Build gfp_thisnode zonelists
2884  */
2885 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2886 {
2887         int j;
2888         struct zonelist *zonelist;
2889
2890         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2891         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2892         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2893         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2894 }
2895
2896 /*
2897  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2898  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2899  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2900  * may still exist in local DMA zone.
2901  */
2902 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2903
2904 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2905 {
2906         int pos, j, node;
2907         int zone_type;          /* needs to be signed */
2908         struct zone *z;
2909         struct zonelist *zonelist;
2910
2911         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2912         pos = 0;
2913         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2914                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2915                         node = node_order[j];
2916                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2917                         if (populated_zone(z)) {
2918                                 zoneref_set_zone(z,
2919                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2920                                 check_highest_zone(zone_type);
2921                         }
2922                 }
2923         }
2924         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2925         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2926 }
2927
2928 static int default_zonelist_order(void)
2929 {
2930         int nid, zone_type;
2931         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2932         struct zone *z;
2933         int average_size;
2934         /*
2935          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2936          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2937          * into OOM very easily.
2938          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2939          */
2940         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2941         low_kmem_size = 0;
2942         total_size = 0;
2943         for_each_online_node(nid) {
2944                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2945                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2946                         if (populated_zone(z)) {
2947                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2948                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2949                                 total_size += z->present_pages;
2950                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2951                                 /*
2952                                  * If any node has only lowmem, then node order
2953                                  * is preferred to allow kernel allocations
2954                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2955                                  * on other nodes when there is an abundance of
2956                                  * lowmem available to allocate from.
2957                                  */
2958                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2959                         }
2960                 }
2961         }
2962         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2963             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2964                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2965         /*
2966          * look into each node's config.
2967          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2968          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2969          */
2970         average_size = total_size /
2971                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2972         for_each_online_node(nid) {
2973                 low_kmem_size = 0;
2974                 total_size = 0;
2975                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2976                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2977                         if (populated_zone(z)) {
2978                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2979                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2980                                 total_size += z->present_pages;
2981                         }
2982                 }
2983                 if (low_kmem_size &&
2984                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2985                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2986                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2987         }
2988         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2989 }
2990
2991 static void set_zonelist_order(void)
2992 {
2993         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2994                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2995         else
2996                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2997 }
2998
2999 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3000 {
3001         int j, node, load;
3002         enum zone_type i;
3003         nodemask_t used_mask;
3004         int local_node, prev_node;
3005         struct zonelist *zonelist;
3006         int order = current_zonelist_order;
3007
3008         /* initialize zonelists */
3009         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3010                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3011                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3012                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3013         }
3014
3015         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3016         local_node = pgdat->node_id;
3017         load = nr_online_nodes;
3018         prev_node = local_node;
3019         nodes_clear(used_mask);
3020
3021         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3022         j = 0;
3023
3024         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3025                 int distance = node_distance(local_node, node);
3026
3027                 /*
3028                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3029                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3030                  */
3031                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3032                         zone_reclaim_mode = 1;
3033
3034                 /*
3035                  * We don't want to pressure a particular node.
3036                  * So adding penalty to the first node in same
3037                  * distance group to make it round-robin.
3038                  */
3039                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3040                         node_load[node] = load;
3041
3042                 prev_node = node;
3043                 load--;
3044                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3045                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3046                 else
3047                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3048         }
3049
3050         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3051                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3052                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3053         }
3054
3055         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3056 }
3057
3058 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3059 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3060 {
3061         struct zonelist *zonelist;
3062         struct zonelist_cache *zlc;
3063         struct zoneref *z;
3064
3065         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3066         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3067         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3068         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3069                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3070 }
3071
3072 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3073 /*
3074  * Return node id of node used for "local" allocations.
3075  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3076  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3077  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3078  */
3079 int local_memory_node(int node)
3080 {
3081         struct zone *zone;
3082
3083         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3084                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3085                                    NULL,
3086                                    &zone);
3087         return zone->node;
3088 }
3089 #endif
3090
3091 #else   /* CONFIG_NUMA */
3092
3093 static void set_zonelist_order(void)
3094 {
3095         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3096 }
3097
3098 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3099 {
3100         int node, local_node;
3101         enum zone_type j;
3102         struct zonelist *zonelist;
3103
3104         local_node = pgdat->node_id;
3105
3106         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3107         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3108
3109         /*
3110          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3111          * of all the other nodes.
3112          * We don't want to pressure a particular node, so when
3113          * building the zones for node N, we make sure that the
3114          * zones coming right after the local ones are those from
3115          * node N+1 (modulo N)
3116          */
3117         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3118                 if (!node_online(node))
3119                         continue;
3120                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3121                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3122         }
3123         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3124                 if (!node_online(node))
3125                         continue;
3126                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3127                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3128         }
3129
3130         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3131         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3132 }
3133
3134 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3135 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3136 {
3137         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3138 }
3139
3140 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3141
3142 /*
3143  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3144  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3145  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3146  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3147  * with interrupts disabled.
3148  *
3149  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3150  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3151  * hotplugged processors.
3152  *
3153  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3154  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3155  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3156  */
3157 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3158 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3159 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3160
3161 /*
3162  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3163  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3164  */
3165 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3166
3167 /* return values int ....just for stop_machine() */
3168 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3169 {
3170         int nid;
3171         int cpu;
3172
3173 #ifdef CONFIG_NUMA
3174         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3175 #endif
3176         for_each_online_node(nid) {
3177                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3178
3179                 build_zonelists(pgdat);
3180                 build_zonelist_cache(pgdat);
3181         }
3182
3183         /*
3184          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3185          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3186          * each zone will be allocated later when the per cpu
3187          * allocator is available.
3188          *
3189          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3190          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3191          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3192          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3193          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3194          * (a chicken-egg dilemma).
3195          */
3196         for_each_possible_cpu(cpu) {
3197                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3198
3199 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3200                 /*
3201                  * We now know the "local memory node" for each node--
3202                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3203                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3204                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3205                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3206                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3207                  */
3208                 if (cpu_online(cpu))
3209                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3210 #endif
3211         }
3212
3213         return 0;
3214 }
3215
3216 /*
3217  * Called with zonelists_mutex held always
3218  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3219  */
3220 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3221 {
3222         set_zonelist_order();
3223
3224         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3225                 __build_all_zonelists(NULL);
3226                 mminit_verify_zonelist();
3227                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3228         } else {
3229                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3230                    of zonelist */
3231 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3232                 if (data)
3233                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3234 #endif
3235                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3236                 /* cpuset refresh routine should be here */
3237         }
3238         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3239         /*
3240          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3241          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3242          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3243          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3244          * disabled and enable it later
3245          */
3246         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3247                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3248         else
3249                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3250
3251         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3252                 "Total pages: %ld\n",
3253                         nr_online_nodes,
3254                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3255                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3256                         vm_total_pages);
3257 #ifdef CONFIG_NUMA
3258         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3259 #endif
3260 }
3261
3262 /*
3263  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3264  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3265  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3266  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3267  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3268  * conservative, even though it seems large.
3269  *
3270  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3271  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3272  */
3273 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3274
3275 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3276 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3277 {
3278         unsigned long size = 1;
3279
3280         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3281
3282         while (size < pages)
3283                 size <<= 1;
3284
3285         /*
3286          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3287          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3288          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3289          */
3290         size = min(size, 4096UL);
3291
3292         return max(size, 4UL);
3293 }
3294 #else
3295 /*
3296  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3297  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3298  *
3299  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3300  *
3301  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3302  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3303  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3304  *
3305  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3306  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3307  *
3308  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3309  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3310  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3311  */
3312 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3313 {
3314         return 4096UL;
3315 }
3316 #endif
3317
3318 /*
3319  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3320  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3321  * hash function before the remainder is taken.
3322  */
3323 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3324 {
3325         return ffz(~size);
3326 }
3327
3328 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3329
3330 /*
3331  * Check if a pageblock contains reserved pages
3332  */
3333 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3334 {
3335         unsigned long pfn;
3336
3337         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3338                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3339                         return 1;
3340         }
3341         return 0;
3342 }
3343
3344 /*
3345  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3346  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3347  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3348  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3349  * blocks as reclaim kicks in
3350  */
3351 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3352 {
3353         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3354         struct page *page;
3355         unsigned long block_migratetype;
3356         int reserve;
3357
3358         /*
3359          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3360          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3361          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3362          * the block.
3363          */
3364         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3365         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3366         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3367         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3368                                                         pageblock_order;
3369
3370         /*
3371          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3372          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3373          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3374          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3375          * future allocation of hugepages at runtime.
3376          */
3377         reserve = min(2, reserve);
3378
3379         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3380                 if (!pfn_valid(pfn))
3381                         continue;
3382                 page = pfn_to_page(pfn);
3383
3384                 /* Watch out for overlapping nodes */
3385                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3386                         continue;
3387
3388                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3389                 block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3390                 if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3391                         continue;
3392
3393                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3394
3395                 /* If this block is reserved, account for it */
3396                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3397                         reserve--;
3398                         continue;
3399                 }
3400
3401                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3402                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3403                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3404                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3405                         reserve--;
3406                         continue;
3407                 }
3408
3409                 /*
3410                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3411                  * take it back
3412                  */
3413                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3414                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3415                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3416                 }
3417         }
3418 }
3419
3420 /*
3421  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3422  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3423  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3424  */
3425 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3426                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3427 {
3428         struct page *page;
3429         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3430         unsigned long pfn;
3431         struct zone *z;
3432
3433         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3434                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3435
3436         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3437         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3438                 /*
3439                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3440                  * handed to this function.  They do not
3441                  * exist on hotplugged memory.
3442                  */
3443                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3444                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3445                                 continue;
3446                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3447                                 continue;
3448                 }
3449                 page = pfn_to_page(pfn);
3450                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3451                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3452                 init_page_count(page);
3453                 reset_page_mapcount(page);
3454                 SetPageReserved(page);
3455                 /*
3456                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3457                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3458                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3459                  * the address space during boot when many long-lived
3460                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3461                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3462                  * setup_zone_migrate_reserve()
3463                  *
3464                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3465                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3466                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3467                  * pfn out of zone.
3468                  */
3469                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3470                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3471                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3472                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3473
3474                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3475 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3476                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3477                 if (!is_highmem_idx(zone))
3478                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3479 #endif
3480         }
3481 }
3482
3483 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3484 {
3485         int order, t;
3486         for_each_migratetype_order(order, t) {
3487                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3488                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3489         }
3490 }
3491
3492 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3493 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3494         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3495 #endif
3496
3497 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3498 {
3499 #ifdef CONFIG_MMU
3500         int batch;
3501
3502         /*
3503          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3504          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3505          *
3506          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3507          */
3508         batch = zone->present_pages / 1024;
3509         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3510                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3511         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3512         if (batch < 1)
3513                 batch = 1;
3514
3515         /*
3516          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3517          * of 2 value was found to be more likely to have
3518          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3519          *
3520          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3521          * batches of pages, one task can end up with a lot
3522          * of pages of one half of the possible page colors
3523          * and the other with pages of the other colors.
3524          */
3525         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3526
3527         return batch;
3528
3529 #else
3530         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3531          * conditions.
3532          *
3533          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3534          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3535          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3536          *
3537          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3538          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3539          * can be a significant delay between the individual batches being
3540          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3541          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3542          */
3543         return 0;
3544 #endif
3545 }
3546
3547 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3548 {
3549         struct per_cpu_pages *pcp;
3550         int migratetype;
3551
3552         memset(p, 0, sizeof(*p));
3553
3554         pcp = &p->pcp;
3555         pcp->count = 0;
3556         pcp->high = 6 * batch;
3557         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3558         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3559                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3560 }
3561
3562 /*
3563  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3564  * to the value high for the pageset p.
3565  */
3566
3567 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3568                                 unsigned long high)
3569 {
3570         struct per_cpu_pages *pcp;
3571
3572         pcp = &p->pcp;
3573         pcp->high = high;
3574         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3575         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3576                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3577 }
3578
3579 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3580 {
3581         int cpu;
3582
3583         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3584
3585         for_each_possible_cpu(cpu) {
3586                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3587
3588                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3589
3590                 if (percpu_pagelist_fraction)
3591                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3592                                 (zone->present_pages /
3593                                         percpu_pagelist_fraction));
3594         }
3595 }
3596
3597 /*
3598  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3599  * Before this call only boot pagesets were available.
3600  */
3601 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3602 {
3603         struct zone *zone;
3604
3605         for_each_populated_zone(zone)
3606                 setup_zone_pageset(zone);
3607 }
3608
3609 static noinline __init_refok
3610 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3611 {
3612         int i;
3613         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3614         size_t alloc_size;
3615
3616         /*
3617          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3618          * per zone.
3619          */
3620         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3621                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3622         zone->wait_table_bits =
3623                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3624         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3625                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3626
3627         if (!slab_is_available()) {
3628                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3629                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3630         } else {
3631                 /*
3632                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3633                  * via memory hot-add.
3634                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3635                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3636                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3637                  * node itself as well.
3638                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3639                  * necessary.
3640                  */
3641                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3642         }
3643         if (!zone->wait_table)
3644                 return -ENOMEM;
3645
3646         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3647                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3648
3649         return 0;
3650 }
3651
3652 static int __zone_pcp_update(void *data)
3653 {
3654         struct zone *zone = data;
3655         int cpu;
3656         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3657
3658         for_each_possible_cpu(cpu) {
3659                 struct per_cpu_pageset *pset;
3660                 struct per_cpu_pages *pcp;
3661
3662                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3663                 pcp = &pset->pcp;
3664
3665                 local_irq_save(flags);
3666                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3667                 setup_pageset(pset, batch);
3668                 local_irq_restore(flags);
3669         }
3670         return 0;
3671 }
3672
3673 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3674 {
3675         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3676 }
3677
3678 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3679 {
3680         /*
3681          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3682          * relies on the ability of the linker to provide the
3683          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3684          */
3685         zone->pageset = &boot_pageset;
3686
3687         if (zone->present_pages)
3688                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3689                         zone->name, zone->present_pages,
3690                                          zone_batchsize(zone));
3691 }
3692
3693 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3694                                         unsigned long zone_start_pfn,
3695                                         unsigned long size,
3696                                         enum memmap_context context)
3697 {
3698         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3699         int ret;
3700         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3701         if (ret)
3702                 return ret;
3703         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3704
3705         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3706
3707         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3708                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3709                         pgdat->node_id,
3710                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3711                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3712
3713         zone_init_free_lists(zone);
3714
3715         return 0;
3716 }
3717
3718 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3719 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3720 /*
3721  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3722  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3723  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3724  * alternative
3725  */
3726 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3727 {
3728         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3729         int i, nid;
3730
3731         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3732                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3733                         return nid;
3734         /* This is a memory hole */
3735         return -1;
3736 }
3737 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3738
3739 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3740 {
3741         int nid;
3742
3743         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3744         if (nid >= 0)
3745                 return nid;
3746         /* just returns 0 */
3747         return 0;
3748 }
3749
3750 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3751 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3752 {
3753         int nid;
3754
3755         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3756         if (nid >= 0 && nid != node)
3757                 return false;
3758         return true;
3759 }
3760 #endif
3761
3762 /**
3763  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3764  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3765  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3766  *
3767  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3768  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3769  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3770  */
3771 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
3772 {
3773         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3774         int i, this_nid;
3775
3776         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
3777                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
3778                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
3779
3780                 if (start_pfn < end_pfn)
3781                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
3782                                           PFN_PHYS(start_pfn),
3783                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
3784         }
3785 }
3786
3787 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3788                                    int nr_range, int nid)
3789 {
3790         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3791         int i;
3792
3793         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3794         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL)
3795                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start_pfn, end_pfn);
3796         return nr_range;
3797 }
3798
3799 /**
3800  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3801  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3802  *
3803  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3804  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3805  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3806  */
3807 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3808 {
3809         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3810         int i, this_nid;
3811
3812         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
3813                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
3814 }
3815
3816 /**
3817  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3818  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3819  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3820  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3821  *
3822  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3823  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3824  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3825  * PFNs will be 0.
3826  */
3827 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3828                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3829 {
3830         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
3831         int i;
3832
3833         *start_pfn = -1UL;
3834         *end_pfn = 0;
3835
3836         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
3837                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
3838                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
3839         }
3840
3841         if (*start_pfn == -1UL)
3842                 *start_pfn = 0;
3843 }
3844
3845 /*
3846  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3847  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3848  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3849  */
3850 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3851 {
3852         int zone_index;
3853         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3854                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3855                         continue;
3856
3857                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3858                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3859                         break;
3860         }
3861
3862         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3863         movable_zone = zone_index;
3864 }
3865
3866 /*
3867  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3868  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
3869  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3870  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3871  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3872  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3873  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3874  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3875  */
3876 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3877                                         unsigned long zone_type,
3878                                         unsigned long node_start_pfn,
3879                                         unsigned long node_end_pfn,
3880                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3881                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3882 {
3883         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3884         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3885                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3886                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3887                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3888                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3889                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3890
3891                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3892                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3893                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3894                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3895
3896                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3897                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3898                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3899         }
3900 }
3901
3902 /*
3903  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3904  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3905  */
3906 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3907                                         unsigned long zone_type,
3908                                         unsigned long *ignored)
3909 {
3910         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3911         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3912
3913         /* Get the start and end of the node and zone */
3914         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3915         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3916         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3917         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3918                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3919                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3920
3921         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3922         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3923                 return 0;
3924
3925         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3926         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3927         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3928
3929         /* Return the spanned pages */
3930         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3931 }
3932
3933 /*
3934  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3935  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3936  */
3937 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3938                                 unsigned long range_start_pfn,
3939                                 unsigned long range_end_pfn)
3940 {
3941         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
3942         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3943         int i;
3944
3945         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
3946                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
3947                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
3948                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
3949         }
3950         return nr_absent;
3951 }
3952
3953 /**
3954  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3955  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3956  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3957  *
3958  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3959  */
3960 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3961                                                         unsigned long end_pfn)
3962 {
3963         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3964 }
3965
3966 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3967 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3968                                         unsigned long zone_type,
3969                                         unsigned long *ignored)
3970 {
3971         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3972         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3973         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3974         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3975
3976         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3977         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
3978         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
3979
3980         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3981                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3982                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3983         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3984 }
3985
3986 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
3987 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3988                                         unsigned long zone_type,
3989                                         unsigned long *zones_size)
3990 {
3991         return zones_size[zone_type];
3992 }
3993
3994 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3995                                                 unsigned long zone_type,
3996                                                 unsigned long *zholes_size)
3997 {
3998         if (!zholes_size)
3999                 return 0;
4000
4001         return zholes_size[zone_type];
4002 }
4003
4004 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4005
4006 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4007                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4008 {
4009         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4010         enum zone_type i;
4011
4012         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4013                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4014                                                                 zones_size);
4015         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4016
4017         realtotalpages = totalpages;
4018         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4019                 realtotalpages -=
4020                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4021                                                                 zholes_size);
4022         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4023         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4024                                                         realtotalpages);
4025 }
4026
4027 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4028 /*
4029  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4030  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4031  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4032  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4033  * bytes.
4034  */
4035 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4036 {
4037         unsigned long usemapsize;
4038
4039         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4040         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4041         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4042         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4043
4044         return usemapsize / 8;
4045 }
4046
4047 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4048                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4049 {
4050         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4051         zone->pageblock_flags = NULL;
4052         if (usemapsize)
4053                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4054                                                                    usemapsize);
4055 }
4056 #else
4057 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4058                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4059 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4060
4061 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4062
4063 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4064 static inline int pageblock_default_order(void)
4065 {
4066         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4067                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4068
4069         return MAX_ORDER-1;
4070 }
4071
4072 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4073 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4074 {
4075         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4076         if (pageblock_order)
4077                 return;
4078
4079         /*
4080          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4081          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4082          */
4083         pageblock_order = order;
4084 }
4085 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4086
4087 /*
4088  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4089  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4090  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4091  * pageblock_order based on the kernel config
4092  */
4093 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4094 {
4095         return MAX_ORDER-1;
4096 }
4097 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4098
4099 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4100
4101 /*
4102  * Set up the zone data structures:
4103  *   - mark all pages reserved
4104  *   - mark all memory queues empty
4105  *   - clear the memory bitmaps
4106  */
4107 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4108                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4109 {
4110         enum zone_type j;
4111         int nid = pgdat->node_id;
4112         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4113         int ret;
4114
4115         pgdat_resize_init(pgdat);
4116         pgdat->nr_zones = 0;
4117         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4118         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4119         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4120         
4121         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4122                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4123                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4124                 enum lru_list l;
4125
4126                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4127                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4128                                                                 zholes_size);
4129
4130                 /*
4131                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4132                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4133                  * and per-cpu initialisations
4134                  */
4135                 memmap_pages =
4136                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4137                 if (realsize >= memmap_pages) {
4138                         realsize -= memmap_pages;
4139                         if (memmap_pages)
4140                                 printk(KERN_DEBUG
4141                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4142                                        zone_names[j], memmap_pages);
4143                 } else
4144                         printk(KERN_WARNING
4145                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4146                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4147
4148                 /* Account for reserved pages */
4149                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4150                         realsize -= dma_reserve;
4151                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4152                                         zone_names[0], dma_reserve);
4153                 }
4154
4155                 if (!is_highmem_idx(j))
4156                         nr_kernel_pages += realsize;
4157                 nr_all_pages += realsize;
4158
4159                 zone->spanned_pages = size;
4160                 zone->present_pages = realsize;
4161 #ifdef CONFIG_NUMA
4162                 zone->node = nid;
4163                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4164                                                 / 100;
4165                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4166 #endif
4167                 zone->name = zone_names[j];
4168                 spin_lock_init(&zone->lock);
4169                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4170                 zone_seqlock_init(zone);
4171                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4172
4173                 zone_pcp_init(zone);
4174                 for_each_lru(l)
4175                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4176                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4177                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4178                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4179                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4180                 zap_zone_vm_stats(zone);
4181                 zone->flags = 0;
4182                 if (!size)
4183                         continue;
4184
4185                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4186                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4187                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4188                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4189                 BUG_ON(ret);
4190                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4191                 zone_start_pfn += size;
4192         }
4193 }
4194
4195 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4196 {
4197         /* Skip empty nodes */
4198         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4199                 return;
4200
4201 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4202         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4203         if (!pgdat->node_mem_map) {
4204                 unsigned long size, start, end;
4205                 struct page *map;
4206
4207                 /*
4208                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4209                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4210                  * for the buddy allocator to function correctly.
4211                  */
4212                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4213                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4214                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4215                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4216                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4217                 if (!map)
4218                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4219                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4220         }
4221 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4222         /*
4223          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4224          */
4225         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4226                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4227 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4228                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4229                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4230 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4231         }
4232 #endif
4233 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4234 }
4235
4236 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4237                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4238 {
4239         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4240
4241         pgdat->node_id = nid;
4242         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4243         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4244
4245         alloc_node_mem_map(pgdat);
4246 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4247         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4248                 nid, (unsigned long)pgdat,
4249                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4250 #endif
4251
4252         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4253 }
4254
4255 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4256
4257 #if MAX_NUMNODES > 1
4258 /*
4259  * Figure out the number of possible node ids.
4260  */
4261 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4262 {
4263         unsigned int node;
4264         unsigned int highest = 0;
4265
4266         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4267                 highest = node;
4268         nr_node_ids = highest + 1;
4269 }
4270 #else
4271 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4272 {
4273 }
4274 #endif
4275
4276 /**
4277  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4278  *
4279  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4280  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4281  * all the nodes.
4282  *
4283  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4284  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4285  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4286  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4287  *
4288  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4289  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4290  * populated node map.
4291  *
4292  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4293  * requirement (single node).
4294  */
4295 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4296 {
4297         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4298         unsigned long start, end, mask;
4299         int last_nid = -1;
4300         int i, nid;
4301
4302         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4303                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4304                         last_nid = nid;
4305                         last_end = end;
4306                         continue;
4307                 }
4308
4309                 /*
4310                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4311                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4312                  * too coarse to separate the current node from the last.
4313                  */
4314                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4315                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4316                         mask <<= 1;
4317
4318                 /* accumulate all internode masks */
4319                 accl_mask |= mask;
4320         }
4321
4322         /* convert mask to number of pages */
4323         return ~accl_mask + 1;
4324 }
4325
4326 /* Find the lowest pfn for a node */
4327 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4328 {
4329         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4330         unsigned long start_pfn;
4331         int i;
4332
4333         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4334                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4335
4336         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4337                 printk(KERN_WARNING
4338                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4339                 return 0;
4340         }
4341
4342         return min_pfn;
4343 }
4344
4345 /**
4346  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4347  *
4348  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4349  * add_active_range().
4350  */
4351 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4352 {
4353         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4354 }
4355
4356 /*
4357  * early_calculate_totalpages()
4358  * Sum pages in active regions for movable zone.
4359  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4360  */
4361 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4362 {
4363         unsigned long totalpages = 0;
4364         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4365         int i, nid;
4366
4367         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4368                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4369
4370                 totalpages += pages;
4371                 if (pages)
4372                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4373         }
4374         return totalpages;
4375 }
4376
4377 /*
4378  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4379  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4380  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4381  * others
4382  */
4383 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4384 {
4385         int i, nid;
4386         unsigned long usable_startpfn;
4387         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4388         /* save the state before borrow the nodemask */
4389         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4390         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4391         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4392
4393         /*
4394          * If movablecore was specified, calculate what size of
4395          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4396          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4397          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4398          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4399          * what movablecore would have allowed.
4400          */
4401         if (required_movablecore) {
4402                 unsigned long corepages;
4403
4404                 /*
4405                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4406                  * was requested by the user
4407                  */
4408                 required_movablecore =
4409                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4410                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4411
4412                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4413         }
4414
4415         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4416         if (!required_kernelcore)
4417                 goto out;
4418
4419         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4420         find_usable_zone_for_movable();
4421         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4422
4423 restart:
4424         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4425         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4426         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4427                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4428
4429                 /*
4430                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4431                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4432                  * amount of memory for the kernel
4433                  */
4434                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4435                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4436
4437                 /*
4438                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4439                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4440                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4441                  */
4442                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4443
4444                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4445                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4446                         unsigned long size_pages;
4447
4448                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4449                         if (start_pfn >= end_pfn)
4450                                 continue;
4451
4452                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4453                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4454                                 unsigned long kernel_pages;
4455                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4456                                                                 - start_pfn;
4457
4458                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4459                                                         kernelcore_remaining);
4460                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4461                                                         required_kernelcore);
4462
4463                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4464                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4465
4466                                         /*
4467                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4468                                          * that if we have to rebalance
4469                                          * kernelcore across nodes, we will
4470                                          * not double account here
4471                                          */
4472                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4473                                         continue;
4474                                 }
4475                                 start_pfn = usable_startpfn;
4476                         }
4477
4478                         /*
4479                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4480                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4481                          * number of pages used as kernelcore
4482                          */
4483                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4484                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4485                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4486                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4487
4488                         /*
4489                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4490                          * break if the kernelcore for this node has been
4491                          * satisified
4492                          */
4493                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4494                                                                 size_pages);
4495                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4496                         if (!kernelcore_remaining)
4497                                 break;
4498                 }
4499         }
4500
4501         /*
4502          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4503          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4504          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4505          * satisified
4506          */
4507         usable_nodes--;
4508         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4509                 goto restart;
4510
4511         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4512         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4513                 zone_movable_pfn[nid] =
4514                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4515
4516 out:
4517         /* restore the node_state */
4518         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4519 }
4520
4521 /* Any regular memory on that node ? */
4522 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4523 {
4524 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4525         enum zone_type zone_type;
4526
4527         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4528                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4529                 if (zone->present_pages)
4530                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4531         }
4532 #endif
4533 }
4534
4535 /**
4536  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4537  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4538  *
4539  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4540  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4541  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4542  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4543  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4544  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4545  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4546  * at arch_max_dma_pfn.
4547  */
4548 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4549 {
4550         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4551         int i, nid;
4552
4553         /* Record where the zone boundaries are */
4554         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4555                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4556         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4557                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4558         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4559         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4560         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4561                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4562                         continue;
4563                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4564                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4565                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4566                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4567         }
4568         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4569         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4570
4571         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4572         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4573         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4574
4575         /* Print out the zone ranges */
4576         printk("Zone PFN ranges:\n");
4577         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4578                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4579                         continue;
4580                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4581                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4582                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4583                         printk("empty\n");
4584                 else
4585                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4586                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4587                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4588         }
4589
4590         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4591         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4592         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4593                 if (zone_movable_pfn[i])
4594                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4595         }
4596
4597         /* Print out the early_node_map[] */
4598         printk("Early memory PFN ranges\n");
4599         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4600                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", nid, start_pfn, end_pfn);
4601
4602         /* Initialise every node */
4603         mminit_verify_pageflags_layout();
4604         setup_nr_node_ids();
4605         for_each_online_node(nid) {
4606                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4607                 free_area_init_node(nid, NULL,
4608                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4609
4610                 /* Any memory on that node */
4611                 if (pgdat->node_present_pages)
4612                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4613                 check_for_regular_memory(pgdat);
4614         }
4615 }
4616
4617 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4618 {
4619         unsigned long long coremem;
4620         if (!p)
4621                 return -EINVAL;
4622
4623         coremem = memparse(p, &p);
4624         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4625
4626         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4627         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4628
4629         return 0;
4630 }
4631
4632 /*
4633  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4634  * cannot be reclaimed or migrated.
4635  */
4636 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4637 {
4638         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4639 }
4640
4641 /*
4642  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4643  * can be reclaimed or migrated.
4644  */
4645 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4646 {
4647         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4648 }
4649
4650 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4651 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4652
4653 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4654
4655 /**
4656  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4657  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4658  *
4659  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4660  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4661  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4662  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4663  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4664  * smaller per-cpu batchsize.
4665  */
4666 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4667 {
4668         dma_reserve = new_dma_reserve;
4669 }
4670
4671 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4672 {
4673         free_area_init_node(0, zones_size,
4674                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4675 }
4676
4677 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4678                                  unsigned long action, void *hcpu)
4679 {
4680         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4681
4682         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4683                 drain_pages(cpu);
4684
4685                 /*
4686                  * Spill the event counters of the dead processor
4687                  * into the current processors event counters.
4688                  * This artificially elevates the count of the current
4689                  * processor.
4690                  */
4691                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4692
4693                 /*
4694                  * Zero the differential counters of the dead processor
4695                  * so that the vm statistics are consistent.
4696                  *
4697                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4698                  * race with what we are doing.
4699                  */
4700                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4701         }
4702         return NOTIFY_OK;
4703 }
4704
4705 void __init page_alloc_init(void)
4706 {
4707         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4708 }
4709
4710 /*
4711  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4712  *      or min_free_kbytes changes.
4713  */
4714 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4715 {
4716         struct pglist_data *pgdat;
4717         unsigned long reserve_pages = 0;
4718         enum zone_type i, j;
4719
4720         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4721                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4722                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4723                         unsigned long max = 0;
4724
4725                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4726                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4727                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4728                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4729                         }
4730
4731                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4732                         max += high_wmark_pages(zone);
4733
4734                         if (max > zone->present_pages)
4735                                 max = zone->present_pages;
4736                         reserve_pages += max;
4737                 }
4738         }
4739         totalreserve_pages = reserve_pages;
4740 }
4741
4742 /*
4743  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4744  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4745  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4746  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4747  */
4748 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4749 {
4750         struct pglist_data *pgdat;
4751         enum zone_type j, idx;
4752
4753         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4754                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4755                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4756                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4757
4758                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4759
4760                         idx = j;
4761                         while (idx) {
4762                                 struct zone *lower_zone;
4763
4764                                 idx--;
4765
4766                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4767                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4768
4769                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4770                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4771                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4772                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4773                         }
4774                 }
4775         }
4776
4777         /* update totalreserve_pages */
4778         calculate_totalreserve_pages();
4779 }
4780
4781 /**
4782  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4783  * or when memory is hot-{added|removed}
4784  *
4785  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4786  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4787  */
4788 void setup_per_zone_wmarks(void)
4789 {
4790         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4791         unsigned long lowmem_pages = 0;
4792         struct zone *zone;
4793         unsigned long flags;
4794
4795         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4796         for_each_zone(zone) {
4797                 if (!is_highmem(zone))
4798                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4799         }
4800
4801         for_each_zone(zone) {
4802                 u64 tmp;
4803
4804                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4805                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4806                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4807                 if (is_highmem(zone)) {
4808                         /*
4809                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4810                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4811                          * value here.
4812                          *
4813                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4814                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4815                          * not be capped for highmem.
4816                          */
4817                         int min_pages;
4818
4819                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4820                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4821                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4822                         if (min_pages > 128)
4823                                 min_pages = 128;
4824                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4825                 } else {
4826                         /*
4827                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4828                          * proportionate to the zone's size.
4829                          */
4830                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4831                 }
4832
4833                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4834                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4835                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4836                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4837         }
4838
4839         /* update totalreserve_pages */
4840         calculate_totalreserve_pages();
4841 }
4842
4843 /*
4844  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4845  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4846  * to be referenced again before it is swapped out.
4847  *
4848  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4849  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4850  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4851  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4852  *
4853  * total     target    max
4854  * memory    ratio     inactive anon
4855  * -------------------------------------
4856  *   10MB       1         5MB
4857  *  100MB       1        50MB
4858  *    1GB       3       250MB
4859  *   10GB      10       0.9GB
4860  *  100GB      31         3GB
4861  *    1TB     101        10GB
4862  *   10TB     320        32GB
4863  */
4864 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4865 {
4866         unsigned int gb, ratio;
4867
4868         /* Zone size in gigabytes */
4869         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4870         if (gb)
4871                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4872         else
4873                 ratio = 1;
4874
4875         zone->inactive_ratio = ratio;
4876 }
4877
4878 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4879 {
4880         struct zone *zone;
4881
4882         for_each_zone(zone)
4883                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4884 }
4885
4886 /*
4887  * Initialise min_free_kbytes.
4888  *
4889  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4890  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4891  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4892  *
4893  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4894  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4895  *
4896  * which yields
4897  *
4898  * 16MB:        512k
4899  * 32MB:        724k
4900  * 64MB:        1024k
4901  * 128MB:       1448k
4902  * 256MB:       2048k
4903  * 512MB:       2896k
4904  * 1024MB:      4096k
4905  * 2048MB:      5792k
4906  * 4096MB:      8192k
4907  * 8192MB:      11584k
4908  * 16384MB:     16384k
4909  */
4910 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
4911 {
4912         unsigned long lowmem_kbytes;
4913
4914         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
4915
4916         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
4917         if (min_free_kbytes < 128)
4918                 min_free_kbytes = 128;
4919         if (min_free_kbytes > 65536)
4920                 min_free_kbytes = 65536;
4921         setup_per_zone_wmarks();
4922         refresh_zone_stat_thresholds();
4923         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4924         setup_per_zone_inactive_ratio();
4925         return 0;
4926 }
4927 module_init(init_per_zone_wmark_min)
4928
4929 /*
4930  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
4931  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
4932  *      changes.
4933  */
4934 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
4935         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4936 {
4937         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
4938         if (write)
4939                 setup_per_zone_wmarks();
4940         return 0;
4941 }
4942
4943 #ifdef CONFIG_NUMA
4944 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4945         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4946 {
4947         struct zone *zone;
4948         int rc;
4949
4950         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4951         if (rc)
4952                 return rc;
4953
4954         for_each_zone(zone)
4955                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
4956                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
4957         return 0;
4958 }
4959
4960 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4961         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4962 {
4963         struct zone *zone;
4964         int rc;
4965
4966         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4967         if (rc)
4968                 return rc;
4969
4970         for_each_zone(zone)
4971                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
4972                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4973         return 0;
4974 }
4975 #endif
4976
4977 /*
4978  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
4979  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
4980  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
4981  *
4982  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
4983  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
4984  * if in function of the boot time zone sizes.
4985  */
4986 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
4987         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
4988 {
4989         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
4990         setup_per_zone_lowmem_reserve();
4991         return 0;
4992 }
4993
4994 /*
4995  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
4996  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
4997  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
4998  */
4999
5000 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5001         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5002 {
5003         struct zone *zone;
5004         unsigned int cpu;
5005         int ret;
5006
5007         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5008         if (!write || (ret == -EINVAL))
5009                 return ret;
5010         for_each_populated_zone(zone) {
5011                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5012                         unsigned long  high;
5013                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5014                         setup_pagelist_highmark(
5015                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5016                 }
5017         }
5018         return 0;
5019 }
5020
5021 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5022
5023 #ifdef CONFIG_NUMA
5024 static int __init set_hashdist(char *str)
5025 {
5026         if (!str)
5027                 return 0;
5028         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5029         return 1;
5030 }
5031 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5032 #endif
5033
5034 /*
5035  * allocate a large system hash table from bootmem
5036  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5037  *   quantity of entries
5038  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5039  */
5040 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5041                                      unsigned long bucketsize,
5042                                      unsigned long numentries,
5043                                      int scale,
5044                                      int flags,
5045                                      unsigned int *_hash_shift,
5046                                      unsigned int *_hash_mask,
5047                                      unsigned long limit)
5048 {
5049         unsigned long long max = limit;
5050         unsigned long log2qty, size;
5051         void *table = NULL;
5052
5053         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5054         if (!numentries) {
5055                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5056                 numentries = nr_kernel_pages;
5057                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5058                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5059                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5060
5061                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5062                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5063                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5064                 else
5065                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5066
5067                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5068                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5069                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5070                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5071                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5072                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5073                                 BUG_ON(!numentries);
5074                         }
5075                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5076                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5077         }
5078         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5079
5080         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5081         if (max == 0) {
5082                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5083                 do_div(max, bucketsize);
5084         }
5085
5086         if (numentries > max)
5087                 numentries = max;
5088
5089         log2qty = ilog2(numentries);
5090
5091         do {
5092                 size = bucketsize << log2qty;
5093                 if (flags & HASH_EARLY)
5094                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5095                 else if (hashdist)
5096                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5097                 else {
5098                         /*
5099                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5100                          * some pages at the end of hash table which
5101                          * alloc_pages_exact() automatically does
5102                          */
5103                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5104                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5105                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5106                         }
5107                 }
5108         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5109
5110         if (!table)
5111                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5112
5113         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5114                tablename,
5115                (1UL << log2qty),
5116                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5117                size);
5118
5119         if (_hash_shift)
5120                 *_hash_shift = log2qty;
5121         if (_hash_mask)
5122                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5123
5124         return table;
5125 }
5126
5127 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5128 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5129                                                         unsigned long pfn)
5130 {
5131 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5132         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5133 #else
5134         return zone->pageblock_flags;
5135 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5136 }
5137
5138 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5139 {
5140 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5141         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5142         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5143 #else
5144         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5145         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5146 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5147 }
5148
5149 /**
5150  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5151  * @page: The page within the block of interest
5152  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5153  * @end_bitidx: The last bit of interest
5154  * returns pageblock_bits flags
5155  */
5156 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5157                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5158 {
5159         struct zone *zone;
5160         unsigned long *bitmap;
5161         unsigned long pfn, bitidx;
5162         unsigned long flags = 0;
5163         unsigned long value = 1;
5164
5165         zone = page_zone(page);
5166         pfn = page_to_pfn(page);
5167         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5168         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5169
5170         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5171                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5172                         flags |= value;
5173
5174         return flags;
5175 }
5176
5177 /**
5178  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5179  * @page: The page within the block of interest
5180  * @start_bitidx: The first bit of interest
5181  * @end_bitidx: The last bit of interest
5182  * @flags: The flags to set
5183  */
5184 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5185                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5186 {
5187         struct zone *zone;
5188         unsigned long *bitmap;
5189         unsigned long pfn, bitidx;
5190         unsigned long value = 1;
5191
5192         zone = page_zone(page);
5193         pfn = page_to_pfn(page);
5194         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5195         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5196         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5197         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5198
5199         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5200                 if (flags & value)
5201                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5202                 else
5203                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5204 }
5205
5206 /*
5207  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5208  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5209  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5210  */
5211
5212 static int
5213 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5214 {
5215         unsigned long pfn, iter, found;
5216         /*
5217          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5218          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5219          */
5220         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5221                 return true;
5222
5223         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5224                 return true;
5225
5226         pfn = page_to_pfn(page);
5227         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5228                 unsigned long check = pfn + iter;
5229
5230                 if (!pfn_valid_within(check))
5231                         continue;
5232
5233                 page = pfn_to_page(check);
5234                 if (!page_count(page)) {
5235                         if (PageBuddy(page))
5236                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5237                         continue;
5238                 }
5239                 if (!PageLRU(page))
5240                         found++;
5241                 /*
5242                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5243                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5244                  * and it still to be fixed.
5245                  */
5246                 /*
5247                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5248                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5249                  *
5250                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5251                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5252                  * page at boot.
5253                  */
5254                 if (found > count)
5255                         return false;
5256         }
5257         return true;
5258 }
5259
5260 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5261 {
5262         struct zone *zone = page_zone(page);
5263         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5264 }
5265
5266 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5267 {
5268         struct zone *zone;
5269         unsigned long flags, pfn;
5270         struct memory_isolate_notify arg;
5271         int notifier_ret;
5272         int ret = -EBUSY;
5273
5274         zone = page_zone(page);
5275
5276         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5277
5278         pfn = page_to_pfn(page);
5279         arg.start_pfn = pfn;
5280         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5281         arg.pages_found = 0;
5282
5283         /*
5284          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5285          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5286          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5287          * number of pages in a range that are held by the balloon
5288          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5289          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5290          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5291          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5292          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5293          */
5294         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5295         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5296         if (notifier_ret)
5297                 goto out;
5298         /*
5299          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5300          * We just check MOVABLE pages.
5301          */
5302         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5303                 ret = 0;
5304
5305         /*
5306          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5307          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5308          */
5309
5310 out:
5311         if (!ret) {
5312                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5313                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5314         }
5315
5316         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5317         if (!ret)
5318                 drain_all_pages();
5319         return ret;
5320 }
5321
5322 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5323 {
5324         struct zone *zone;
5325         unsigned long flags;
5326         zone = page_zone(page);
5327         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5328         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5329                 goto out;
5330         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5331         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5332 out:
5333         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5334 }
5335
5336 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5337 /*
5338  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5339  */
5340 void
5341 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5342 {
5343         struct page *page;
5344         struct zone *zone;
5345         int order, i;
5346         unsigned long pfn;
5347         unsigned long flags;
5348         /* find the first valid pfn */
5349         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5350                 if (pfn_valid(pfn))
5351                         break;
5352         if (pfn == end_pfn)
5353                 return;
5354         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5355         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5356         pfn = start_pfn;
5357         while (pfn < end_pfn) {
5358                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5359                         pfn++;
5360                         continue;
5361                 }
5362                 page = pfn_to_page(pfn);
5363                 BUG_ON(page_count(page));
5364                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5365                 order = page_order(page);
5366 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5367                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5368                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5369 #endif
5370                 list_del(&page->lru);
5371                 rmv_page_order(page);
5372                 zone->free_area[order].nr_free--;
5373                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5374                                       - (1UL << order));
5375                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5376                         SetPageReserved((page+i));
5377                 pfn += (1 << order);
5378         }
5379         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5380 }
5381 #endif
5382
5383 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5384 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5385 {
5386         struct zone *zone = page_zone(page);
5387         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5388         unsigned long flags;
5389         int order;
5390
5391         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5392         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5393                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5394
5395                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5396                         break;
5397         }
5398         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5399
5400         return order < MAX_ORDER;
5401 }
5402 #endif
5403
5404 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5405         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5406         {1UL << PG_error,               "error"         },
5407         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5408         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5409         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5410         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5411         {1UL << PG_active,              "active"        },
5412         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5413         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5414         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5415         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5416         {1UL << PG_private,             "private"       },
5417         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5418         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5419 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5420         {1UL << PG_head,                "head"          },
5421         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5422 #else
5423         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5424 #endif
5425         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5426         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5427         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5428         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5429         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5430 #ifdef CONFIG_MMU
5431         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5432 #endif
5433 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5434         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5435 #endif
5436 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5437         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5438 #endif
5439         {-1UL,                          NULL            },
5440 };
5441
5442 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5443 {
5444         const char *delim = "";
5445         unsigned long mask;
5446         int i;
5447
5448         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5449
5450         /* remove zone id */
5451         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5452
5453         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5454
5455                 mask = pageflag_names[i].mask;
5456                 if ((flags & mask) != mask)
5457                         continue;
5458
5459                 flags &= ~mask;
5460                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5461                 delim = "|";
5462         }
5463
5464         /* check for left over flags */
5465         if (flags)
5466                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5467
5468         printk(")\n");
5469 }
5470
5471 void dump_page(struct page *page)
5472 {
5473         printk(KERN_ALERT
5474                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5475                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5476                 page->mapping, page->index);
5477         dump_page_flags(page->flags);
5478         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5479 }