page_alloc: break early in check_for_regular_memory()
[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 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif  /* NUMA */
95 };
96 EXPORT_SYMBOL(node_states);
97
98 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
99 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
100 /*
101  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
102  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
103  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
104  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
105  */
106 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
107
108 int percpu_pagelist_fraction;
109 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
110
111 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
112 /*
113  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
114  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
115  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
116  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
117  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
118  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
119  */
120
121 static gfp_t saved_gfp_mask;
122
123 void pm_restore_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         if (saved_gfp_mask) {
127                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
128                 saved_gfp_mask = 0;
129         }
130 }
131
132 void pm_restrict_gfp_mask(void)
133 {
134         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
135         WARN_ON(saved_gfp_mask);
136         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
137         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
138 }
139
140 bool pm_suspended_storage(void)
141 {
142         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
143                 return false;
144         return true;
145 }
146 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
147
148 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
149 int pageblock_order __read_mostly;
150 #endif
151
152 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
153
154 /*
155  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
156  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
157  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
158  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
159  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
160  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
161  *
162  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
163  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
164  */
165 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
166 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
167          256,
168 #endif
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          32,
174 #endif
175          32,
176 };
177
178 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
179
180 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          "DMA",
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          "DMA32",
186 #endif
187          "Normal",
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          "HighMem",
190 #endif
191          "Movable",
192 };
193
194 int min_free_kbytes = 1024;
195
196 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
197 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
198 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
199
200 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
201 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
202 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
203 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
204 static unsigned long __initdata required_movablecore;
205 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
206
207 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
208 int movable_zone;
209 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
210 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
211
212 #if MAX_NUMNODES > 1
213 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
214 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
215 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
216 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
217 #endif
218
219 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
220
221 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
222 {
223
224         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
225                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
226
227         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
228                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
229 }
230
231 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
232
233 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
234 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
235 {
236         int ret = 0;
237         unsigned seq;
238         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
239
240         do {
241                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
242                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
243                         ret = 1;
244                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
245                         ret = 1;
246         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
247
248         return ret;
249 }
250
251 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
252 {
253         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
254                 return 0;
255         if (zone != page_zone(page))
256                 return 0;
257
258         return 1;
259 }
260 /*
261  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
262  */
263 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
264 {
265         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
266                 return 1;
267         if (!page_is_consistent(zone, page))
268                 return 1;
269
270         return 0;
271 }
272 #else
273 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
274 {
275         return 0;
276 }
277 #endif
278
279 static void bad_page(struct page *page)
280 {
281         static unsigned long resume;
282         static unsigned long nr_shown;
283         static unsigned long nr_unshown;
284
285         /* Don't complain about poisoned pages */
286         if (PageHWPoison(page)) {
287                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
288                 return;
289         }
290
291         /*
292          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
293          * or allow a steady drip of one report per second.
294          */
295         if (nr_shown == 60) {
296                 if (time_before(jiffies, resume)) {
297                         nr_unshown++;
298                         goto out;
299                 }
300                 if (nr_unshown) {
301                         printk(KERN_ALERT
302                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
303                                 nr_unshown);
304                         nr_unshown = 0;
305                 }
306                 nr_shown = 0;
307         }
308         if (nr_shown++ == 0)
309                 resume = jiffies + 60 * HZ;
310
311         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
312                 current->comm, page_to_pfn(page));
313         dump_page(page);
314
315         print_modules();
316         dump_stack();
317 out:
318         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
319         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
320         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
321 }
322
323 /*
324  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
325  *
326  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
327  *
328  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
329  *
330  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
331  * pointing at the head page.
332  *
333  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
334  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
335  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
336  */
337
338 static void free_compound_page(struct page *page)
339 {
340         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
341 }
342
343 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
344 {
345         int i;
346         int nr_pages = 1 << order;
347
348         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
349         set_compound_order(page, order);
350         __SetPageHead(page);
351         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
352                 struct page *p = page + i;
353                 __SetPageTail(p);
354                 set_page_count(p, 0);
355                 p->first_page = page;
356         }
357 }
358
359 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
360 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
361 {
362         int i;
363         int nr_pages = 1 << order;
364         int bad = 0;
365
366         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
367             unlikely(!PageHead(page))) {
368                 bad_page(page);
369                 bad++;
370         }
371
372         __ClearPageHead(page);
373
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376
377                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
378                         bad_page(page);
379                         bad++;
380                 }
381                 __ClearPageTail(p);
382         }
383
384         return bad;
385 }
386
387 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
388 {
389         int i;
390
391         /*
392          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
393          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
394          */
395         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
396         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
397                 clear_highpage(page + i);
398 }
399
400 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
401 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
402
403 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
404 {
405         unsigned long res;
406
407         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
408                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
409                 return 0;
410         }
411         _debug_guardpage_minorder = res;
412         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
413         return 0;
414 }
415 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
416
417 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
418 {
419         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
420 }
421
422 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
423 {
424         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
425 }
426 #else
427 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
428 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
429 #endif
430
431 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
432 {
433         set_page_private(page, order);
434         __SetPageBuddy(page);
435 }
436
437 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
438 {
439         __ClearPageBuddy(page);
440         set_page_private(page, 0);
441 }
442
443 /*
444  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
445  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
446  *
447  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
448  * the following equation:
449  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
450  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
451  * 1 buddy is #10:
452  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
453  *
454  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
455  * satisfies the following equation:
456  *     P = B & ~(1 << O)
457  *
458  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
459  */
460 static inline unsigned long
461 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
462 {
463         return page_idx ^ (1 << order);
464 }
465
466 /*
467  * This function checks whether a page is free && is the buddy
468  * we can do coalesce a page and its buddy if
469  * (a) the buddy is not in a hole &&
470  * (b) the buddy is in the buddy system &&
471  * (c) a page and its buddy have the same order &&
472  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
473  *
474  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
475  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
476  *
477  * For recording page's order, we use page_private(page).
478  */
479 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
480                                                                 int order)
481 {
482         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
483                 return 0;
484
485         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
486                 return 0;
487
488         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
489                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
490                 return 1;
491         }
492
493         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
494                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
495                 return 1;
496         }
497         return 0;
498 }
499
500 /*
501  * Freeing function for a buddy system allocator.
502  *
503  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
504  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
505  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
506  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
507  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
508  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
509  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
510  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
511  * parts of the VM system.
512  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
513  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
514  * order is recorded in page_private(page) field.
515  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
516  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
517  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
518  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
519  * triggers coalescing into a block of larger size.            
520  *
521  * -- wli
522  */
523
524 static inline void __free_one_page(struct page *page,
525                 struct zone *zone, unsigned int order,
526                 int migratetype)
527 {
528         unsigned long page_idx;
529         unsigned long combined_idx;
530         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
531         struct page *buddy;
532
533         if (unlikely(PageCompound(page)))
534                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
535                         return;
536
537         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
538
539         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
540
541         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
542         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
543
544         while (order < MAX_ORDER-1) {
545                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
546                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
547                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
548                         break;
549                 /*
550                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
551                  * merge with it and move up one order.
552                  */
553                 if (page_is_guard(buddy)) {
554                         clear_page_guard_flag(buddy);
555                         set_page_private(page, 0);
556                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
557                 } else {
558                         list_del(&buddy->lru);
559                         zone->free_area[order].nr_free--;
560                         rmv_page_order(buddy);
561                 }
562                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
563                 page = page + (combined_idx - page_idx);
564                 page_idx = combined_idx;
565                 order++;
566         }
567         set_page_order(page, order);
568
569         /*
570          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
571          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
572          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
573          * that is happening, add the free page to the tail of the list
574          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
575          * as a higher order page
576          */
577         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
578                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
579                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
580                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
581                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
582                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
583                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
584                         list_add_tail(&page->lru,
585                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
586                         goto out;
587                 }
588         }
589
590         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
591 out:
592         zone->free_area[order].nr_free++;
593 }
594
595 /*
596  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
597  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
598  * free_pages_check() will verify...
599  */
600 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
601 {
602         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
603         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
604 }
605
606 static inline int free_pages_check(struct page *page)
607 {
608         if (unlikely(page_mapcount(page) |
609                 (page->mapping != NULL)  |
610                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
611                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
612                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
613                 bad_page(page);
614                 return 1;
615         }
616         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
617                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
618         return 0;
619 }
620
621 /*
622  * Frees a number of pages from the PCP lists
623  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
624  * count is the number of pages to free.
625  *
626  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
627  * see if this freeing clears that state.
628  *
629  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
630  * pinned" detection logic.
631  */
632 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
633                                         struct per_cpu_pages *pcp)
634 {
635         int migratetype = 0;
636         int batch_free = 0;
637         int to_free = count;
638
639         spin_lock(&zone->lock);
640         zone->all_unreclaimable = 0;
641         zone->pages_scanned = 0;
642
643         while (to_free) {
644                 struct page *page;
645                 struct list_head *list;
646
647                 /*
648                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
649                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
650                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
651                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
652                  * lists
653                  */
654                 do {
655                         batch_free++;
656                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
657                                 migratetype = 0;
658                         list = &pcp->lists[migratetype];
659                 } while (list_empty(list));
660
661                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
662                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
663                         batch_free = to_free;
664
665                 do {
666                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
667                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
668                         list_del(&page->lru);
669                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
670                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
671                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
672                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
673         }
674         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
675         spin_unlock(&zone->lock);
676 }
677
678 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
679                                 int migratetype)
680 {
681         spin_lock(&zone->lock);
682         zone->all_unreclaimable = 0;
683         zone->pages_scanned = 0;
684
685         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
686         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
687         spin_unlock(&zone->lock);
688 }
689
690 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
691 {
692         int i;
693         int bad = 0;
694
695         trace_mm_page_free(page, order);
696         kmemcheck_free_shadow(page, order);
697
698         if (PageAnon(page))
699                 page->mapping = NULL;
700         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
701                 bad += free_pages_check(page + i);
702         if (bad)
703                 return false;
704
705         if (!PageHighMem(page)) {
706                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
707                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
708                                            PAGE_SIZE << order);
709         }
710         arch_free_page(page, order);
711         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
712
713         return true;
714 }
715
716 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
717 {
718         unsigned long flags;
719         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
720
721         if (!free_pages_prepare(page, order))
722                 return;
723
724         local_irq_save(flags);
725         if (unlikely(wasMlocked))
726                 free_page_mlock(page);
727         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
728         free_one_page(page_zone(page), page, order,
729                                         get_pageblock_migratetype(page));
730         local_irq_restore(flags);
731 }
732
733 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
734 {
735         unsigned int nr_pages = 1 << order;
736         unsigned int loop;
737
738         prefetchw(page);
739         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
740                 struct page *p = &page[loop];
741
742                 if (loop + 1 < nr_pages)
743                         prefetchw(p + 1);
744                 __ClearPageReserved(p);
745                 set_page_count(p, 0);
746         }
747
748         set_page_refcounted(page);
749         __free_pages(page, order);
750 }
751
752
753 /*
754  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
755  * Please do not alter this order without good reasons and regression
756  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
757  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
758  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
759  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
760  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
761  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
762  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
763  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
764  *
765  * -- wli
766  */
767 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
768         int low, int high, struct free_area *area,
769         int migratetype)
770 {
771         unsigned long size = 1 << high;
772
773         while (high > low) {
774                 area--;
775                 high--;
776                 size >>= 1;
777                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
778
779 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
780                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
781                         /*
782                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
783                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
784                          * Corresponding page table entries will not be touched,
785                          * pages will stay not present in virtual address space
786                          */
787                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
788                         set_page_guard_flag(&page[size]);
789                         set_page_private(&page[size], high);
790                         /* Guard pages are not available for any usage */
791                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << high));
792                         continue;
793                 }
794 #endif
795                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
796                 area->nr_free++;
797                 set_page_order(&page[size], high);
798         }
799 }
800
801 /*
802  * This page is about to be returned from the page allocator
803  */
804 static inline int check_new_page(struct page *page)
805 {
806         if (unlikely(page_mapcount(page) |
807                 (page->mapping != NULL)  |
808                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
809                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
810                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
811                 bad_page(page);
812                 return 1;
813         }
814         return 0;
815 }
816
817 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
818 {
819         int i;
820
821         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
822                 struct page *p = page + i;
823                 if (unlikely(check_new_page(p)))
824                         return 1;
825         }
826
827         set_page_private(page, 0);
828         set_page_refcounted(page);
829
830         arch_alloc_page(page, order);
831         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
832
833         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
834                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
835
836         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
837                 prep_compound_page(page, order);
838
839         return 0;
840 }
841
842 /*
843  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
844  * the smallest available page from the freelists
845  */
846 static inline
847 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
848                                                 int migratetype)
849 {
850         unsigned int current_order;
851         struct free_area * area;
852         struct page *page;
853
854         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
855         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
856                 area = &(zone->free_area[current_order]);
857                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
858                         continue;
859
860                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
861                                                         struct page, lru);
862                 list_del(&page->lru);
863                 rmv_page_order(page);
864                 area->nr_free--;
865                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
866                 return page;
867         }
868
869         return NULL;
870 }
871
872
873 /*
874  * This array describes the order lists are fallen back to when
875  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
876  */
877 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
878         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
879         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
880         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
881         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
882 };
883
884 /*
885  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
886  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
887  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
888  */
889 static int move_freepages(struct zone *zone,
890                           struct page *start_page, struct page *end_page,
891                           int migratetype)
892 {
893         struct page *page;
894         unsigned long order;
895         int pages_moved = 0;
896
897 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
898         /*
899          * page_zone is not safe to call in this context when
900          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
901          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
902          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
903          * grouping pages by mobility
904          */
905         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
906 #endif
907
908         for (page = start_page; page <= end_page;) {
909                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
910                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
911
912                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
913                         page++;
914                         continue;
915                 }
916
917                 if (!PageBuddy(page)) {
918                         page++;
919                         continue;
920                 }
921
922                 order = page_order(page);
923                 list_move(&page->lru,
924                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
925                 page += 1 << order;
926                 pages_moved += 1 << order;
927         }
928
929         return pages_moved;
930 }
931
932 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
933                                 int migratetype)
934 {
935         unsigned long start_pfn, end_pfn;
936         struct page *start_page, *end_page;
937
938         start_pfn = page_to_pfn(page);
939         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
940         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
941         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
942         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
943
944         /* Do not cross zone boundaries */
945         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
946                 start_page = page;
947         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
948                 return 0;
949
950         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
951 }
952
953 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
954                                         int start_order, int migratetype)
955 {
956         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
957
958         while (nr_pageblocks--) {
959                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
960                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
961         }
962 }
963
964 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
965 static inline struct page *
966 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
967 {
968         struct free_area * area;
969         int current_order;
970         struct page *page;
971         int migratetype, i;
972
973         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
974         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
975                                                 --current_order) {
976                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
977                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
978
979                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
980                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
981                                 continue;
982
983                         area = &(zone->free_area[current_order]);
984                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
985                                 continue;
986
987                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
988                                         struct page, lru);
989                         area->nr_free--;
990
991                         /*
992                          * If breaking a large block of pages, move all free
993                          * pages to the preferred allocation list. If falling
994                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
995                          * aggressive about taking ownership of free pages
996                          */
997                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
998                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
999                                         page_group_by_mobility_disabled) {
1000                                 unsigned long pages;
1001                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1002                                                                 start_migratetype);
1003
1004                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1005                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1006                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1007                                         set_pageblock_migratetype(page,
1008                                                                 start_migratetype);
1009
1010                                 migratetype = start_migratetype;
1011                         }
1012
1013                         /* Remove the page from the freelists */
1014                         list_del(&page->lru);
1015                         rmv_page_order(page);
1016
1017                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1018                         if (current_order >= pageblock_order)
1019                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1020                                                         start_migratetype);
1021
1022                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1023
1024                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1025                                 start_migratetype, migratetype);
1026
1027                         return page;
1028                 }
1029         }
1030
1031         return NULL;
1032 }
1033
1034 /*
1035  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1036  * Call me with the zone->lock already held.
1037  */
1038 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1039                                                 int migratetype)
1040 {
1041         struct page *page;
1042
1043 retry_reserve:
1044         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1045
1046         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1047                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1048
1049                 /*
1050                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1051                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1052                  * and we want just one call site
1053                  */
1054                 if (!page) {
1055                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1056                         goto retry_reserve;
1057                 }
1058         }
1059
1060         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1061         return page;
1062 }
1063
1064 /* 
1065  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1066  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1067  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1068  */
1069 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1070                         unsigned long count, struct list_head *list,
1071                         int migratetype, int cold)
1072 {
1073         int i;
1074         
1075         spin_lock(&zone->lock);
1076         for (i = 0; i < count; ++i) {
1077                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1078                 if (unlikely(page == NULL))
1079                         break;
1080
1081                 /*
1082                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1083                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1084                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1085                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1086                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1087                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1088                  * properly.
1089                  */
1090                 if (likely(cold == 0))
1091                         list_add(&page->lru, list);
1092                 else
1093                         list_add_tail(&page->lru, list);
1094                 set_page_private(page, migratetype);
1095                 list = &page->lru;
1096         }
1097         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1098         spin_unlock(&zone->lock);
1099         return i;
1100 }
1101
1102 #ifdef CONFIG_NUMA
1103 /*
1104  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1105  * currently executing processor on remote nodes after they have
1106  * expired.
1107  *
1108  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1109  * a single processor.
1110  */
1111 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1112 {
1113         unsigned long flags;
1114         int to_drain;
1115
1116         local_irq_save(flags);
1117         if (pcp->count >= pcp->batch)
1118                 to_drain = pcp->batch;
1119         else
1120                 to_drain = pcp->count;
1121         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1122         pcp->count -= to_drain;
1123         local_irq_restore(flags);
1124 }
1125 #endif
1126
1127 /*
1128  * Drain pages of the indicated processor.
1129  *
1130  * The processor must either be the current processor and the
1131  * thread pinned to the current processor or a processor that
1132  * is not online.
1133  */
1134 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1135 {
1136         unsigned long flags;
1137         struct zone *zone;
1138
1139         for_each_populated_zone(zone) {
1140                 struct per_cpu_pageset *pset;
1141                 struct per_cpu_pages *pcp;
1142
1143                 local_irq_save(flags);
1144                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1145
1146                 pcp = &pset->pcp;
1147                 if (pcp->count) {
1148                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1149                         pcp->count = 0;
1150                 }
1151                 local_irq_restore(flags);
1152         }
1153 }
1154
1155 /*
1156  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1157  */
1158 void drain_local_pages(void *arg)
1159 {
1160         drain_pages(smp_processor_id());
1161 }
1162
1163 /*
1164  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1165  */
1166 void drain_all_pages(void)
1167 {
1168         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1169 }
1170
1171 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1172
1173 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1174 {
1175         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1176         unsigned long flags;
1177         int order, t;
1178         struct list_head *curr;
1179
1180         if (!zone->spanned_pages)
1181                 return;
1182
1183         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1184
1185         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1186         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1187                 if (pfn_valid(pfn)) {
1188                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1189
1190                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1191                                 swsusp_unset_page_free(page);
1192                 }
1193
1194         for_each_migratetype_order(order, t) {
1195                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1196                         unsigned long i;
1197
1198                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1199                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1200                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1201                 }
1202         }
1203         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1204 }
1205 #endif /* CONFIG_PM */
1206
1207 /*
1208  * Free a 0-order page
1209  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1210  */
1211 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1212 {
1213         struct zone *zone = page_zone(page);
1214         struct per_cpu_pages *pcp;
1215         unsigned long flags;
1216         int migratetype;
1217         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1218
1219         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1220                 return;
1221
1222         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1223         set_page_private(page, migratetype);
1224         local_irq_save(flags);
1225         if (unlikely(wasMlocked))
1226                 free_page_mlock(page);
1227         __count_vm_event(PGFREE);
1228
1229         /*
1230          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1231          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1232          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1233          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1234          * excessively into the page allocator
1235          */
1236         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1237                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1238                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1239                         goto out;
1240                 }
1241                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1242         }
1243
1244         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1245         if (cold)
1246                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1247         else
1248                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1249         pcp->count++;
1250         if (pcp->count >= pcp->high) {
1251                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1252                 pcp->count -= pcp->batch;
1253         }
1254
1255 out:
1256         local_irq_restore(flags);
1257 }
1258
1259 /*
1260  * Free a list of 0-order pages
1261  */
1262 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1263 {
1264         struct page *page, *next;
1265
1266         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1267                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1268                 free_hot_cold_page(page, cold);
1269         }
1270 }
1271
1272 /*
1273  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1274  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1275  * Each sub-page must be freed individually.
1276  *
1277  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1278  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1279  */
1280 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1281 {
1282         int i;
1283
1284         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1285         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1286
1287 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1288         /*
1289          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1290          * otherwise free the whole shadow.
1291          */
1292         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1293                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1294 #endif
1295
1296         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1297                 set_page_refcounted(page + i);
1298 }
1299
1300 /*
1301  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1302  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1303  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1304  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1305  * are enabled.
1306  *
1307  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1308  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1309  */
1310 int split_free_page(struct page *page)
1311 {
1312         unsigned int order;
1313         unsigned long watermark;
1314         struct zone *zone;
1315
1316         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1317
1318         zone = page_zone(page);
1319         order = page_order(page);
1320
1321         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1322         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1323         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1324                 return 0;
1325
1326         /* Remove page from free list */
1327         list_del(&page->lru);
1328         zone->free_area[order].nr_free--;
1329         rmv_page_order(page);
1330         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1331
1332         /* Split into individual pages */
1333         set_page_refcounted(page);
1334         split_page(page, order);
1335
1336         if (order >= pageblock_order - 1) {
1337                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1338                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1339                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1340         }
1341
1342         return 1 << order;
1343 }
1344
1345 /*
1346  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1347  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1348  * or two.
1349  */
1350 static inline
1351 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1352                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1353                         int migratetype)
1354 {
1355         unsigned long flags;
1356         struct page *page;
1357         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1358
1359 again:
1360         if (likely(order == 0)) {
1361                 struct per_cpu_pages *pcp;
1362                 struct list_head *list;
1363
1364                 local_irq_save(flags);
1365                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1366                 list = &pcp->lists[migratetype];
1367                 if (list_empty(list)) {
1368                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1369                                         pcp->batch, list,
1370                                         migratetype, cold);
1371                         if (unlikely(list_empty(list)))
1372                                 goto failed;
1373                 }
1374
1375                 if (cold)
1376                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1377                 else
1378                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1379
1380                 list_del(&page->lru);
1381                 pcp->count--;
1382         } else {
1383                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1384                         /*
1385                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1386                          *
1387                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1388                          * properly detect and handle allocation failures.
1389                          *
1390                          * We most definitely don't want callers attempting to
1391                          * allocate greater than order-1 page units with
1392                          * __GFP_NOFAIL.
1393                          */
1394                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1395                 }
1396                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1397                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1398                 spin_unlock(&zone->lock);
1399                 if (!page)
1400                         goto failed;
1401                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1402         }
1403
1404         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1405         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1406         local_irq_restore(flags);
1407
1408         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1409         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1410                 goto again;
1411         return page;
1412
1413 failed:
1414         local_irq_restore(flags);
1415         return NULL;
1416 }
1417
1418 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1419 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1420 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1421 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1422 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1423
1424 /* Mask to get the watermark bits */
1425 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1426
1427 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1428 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1429 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1430
1431 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1432
1433 static struct {
1434         struct fault_attr attr;
1435
1436         u32 ignore_gfp_highmem;
1437         u32 ignore_gfp_wait;
1438         u32 min_order;
1439 } fail_page_alloc = {
1440         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1441         .ignore_gfp_wait = 1,
1442         .ignore_gfp_highmem = 1,
1443         .min_order = 1,
1444 };
1445
1446 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1447 {
1448         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1449 }
1450 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1451
1452 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1453 {
1454         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1455                 return 0;
1456         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1457                 return 0;
1458         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1459                 return 0;
1460         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1461                 return 0;
1462
1463         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1464 }
1465
1466 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1467
1468 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1469 {
1470         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1471         struct dentry *dir;
1472
1473         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1474                                         &fail_page_alloc.attr);
1475         if (IS_ERR(dir))
1476                 return PTR_ERR(dir);
1477
1478         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1479                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1480                 goto fail;
1481         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1482                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1483                 goto fail;
1484         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1485                                 &fail_page_alloc.min_order))
1486                 goto fail;
1487
1488         return 0;
1489 fail:
1490         debugfs_remove_recursive(dir);
1491
1492         return -ENOMEM;
1493 }
1494
1495 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1496
1497 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1498
1499 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1500
1501 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1502 {
1503         return 0;
1504 }
1505
1506 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1507
1508 /*
1509  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1510  * of the allocation.
1511  */
1512 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1513                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1514 {
1515         /* free_pages my go negative - that's OK */
1516         long min = mark;
1517         int o;
1518
1519         free_pages -= (1 << order) - 1;
1520         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1521                 min -= min / 2;
1522         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1523                 min -= min / 4;
1524
1525         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1526                 return false;
1527         for (o = 0; o < order; o++) {
1528                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1529                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1530
1531                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1532                 min >>= 1;
1533
1534                 if (free_pages <= min)
1535                         return false;
1536         }
1537         return true;
1538 }
1539
1540 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1541                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1542 {
1543         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1544                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1545 }
1546
1547 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1548                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1549 {
1550         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1551
1552         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1553                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1554
1555         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1556                                                                 free_pages);
1557 }
1558
1559 #ifdef CONFIG_NUMA
1560 /*
1561  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1562  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1563  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1564  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1565  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1566  *
1567  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1568  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1569  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1570  *
1571  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1572  * nothing and returns NULL.
1573  *
1574  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1575  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1576  *
1577  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1578  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1579  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1580  * quickly as we can.
1581  */
1582 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1583 {
1584         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1585         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1586
1587         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1588         if (!zlc)
1589                 return NULL;
1590
1591         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1592                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1593                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1594         }
1595
1596         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1597                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1598                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1599         return allowednodes;
1600 }
1601
1602 /*
1603  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1604  * if it is worth looking at further for free memory:
1605  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1606  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1607  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1608  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1609  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1610  * else return false (zero) if it is not.
1611  *
1612  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1613  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1614  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1615  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1616  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1617  * into the second scan of the zonelist.
1618  *
1619  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1620  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1621  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1622  * unturned looking for a free page.
1623  */
1624 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1625                                                 nodemask_t *allowednodes)
1626 {
1627         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1628         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1629         int n;                          /* node that zone *z is on */
1630
1631         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1632         if (!zlc)
1633                 return 1;
1634
1635         i = z - zonelist->_zonerefs;
1636         n = zlc->z_to_n[i];
1637
1638         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1639         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1640 }
1641
1642 /*
1643  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1644  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1645  * from that zone don't waste time re-examining it.
1646  */
1647 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1648 {
1649         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1650         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1651
1652         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1653         if (!zlc)
1654                 return;
1655
1656         i = z - zonelist->_zonerefs;
1657
1658         set_bit(i, zlc->fullzones);
1659 }
1660
1661 /*
1662  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1663  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1664  */
1665 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1666 {
1667         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1668
1669         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1670         if (!zlc)
1671                 return;
1672
1673         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1674 }
1675
1676 #else   /* CONFIG_NUMA */
1677
1678 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1679 {
1680         return NULL;
1681 }
1682
1683 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1684                                 nodemask_t *allowednodes)
1685 {
1686         return 1;
1687 }
1688
1689 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1690 {
1691 }
1692
1693 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1694 {
1695 }
1696 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1697
1698 /*
1699  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1700  * a page.
1701  */
1702 static struct page *
1703 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1704                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1705                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1706 {
1707         struct zoneref *z;
1708         struct page *page = NULL;
1709         int classzone_idx;
1710         struct zone *zone;
1711         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1712         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1713         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1714
1715         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1716 zonelist_scan:
1717         /*
1718          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1719          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1720          */
1721         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1722                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1723                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1724                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1725                                 continue;
1726                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1727                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1728                                 continue;
1729                 /*
1730                  * When allocating a page cache page for writing, we
1731                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1732                  * limit, such that no single zone holds more than its
1733                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1734                  * The dirty limits take into account the zone's
1735                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1736                  * should be able to balance it without having to
1737                  * write pages from its LRU list.
1738                  *
1739                  * This may look like it could increase pressure on
1740                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1741                  * before they are full.  But the pages that do spill
1742                  * over are limited as the lower zones are protected
1743                  * by this very same mechanism.  It should not become
1744                  * a practical burden to them.
1745                  *
1746                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1747                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1748                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1749                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1750                  * zones are together not big enough to reach the
1751                  * global limit.  The proper fix for these situations
1752                  * will require awareness of zones in the
1753                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1754                  */
1755                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1756                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1757                         goto this_zone_full;
1758
1759                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1760                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1761                         unsigned long mark;
1762                         int ret;
1763
1764                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1765                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1766                                     classzone_idx, alloc_flags))
1767                                 goto try_this_zone;
1768
1769                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1770                                 /*
1771                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1772                                  * and before considering the first zone allowed
1773                                  * by the cpuset.
1774                                  */
1775                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1776                                 zlc_active = 1;
1777                                 did_zlc_setup = 1;
1778                         }
1779
1780                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1781                                 goto this_zone_full;
1782
1783                         /*
1784                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1785                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1786                          */
1787                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1788                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1789                                 continue;
1790
1791                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1792                         switch (ret) {
1793                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1794                                 /* did not scan */
1795                                 continue;
1796                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1797                                 /* scanned but unreclaimable */
1798                                 continue;
1799                         default:
1800                                 /* did we reclaim enough */
1801                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1802                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1803                                         goto this_zone_full;
1804                         }
1805                 }
1806
1807 try_this_zone:
1808                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1809                                                 gfp_mask, migratetype);
1810                 if (page)
1811                         break;
1812 this_zone_full:
1813                 if (NUMA_BUILD)
1814                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1815         }
1816
1817         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1818                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1819                 zlc_active = 0;
1820                 goto zonelist_scan;
1821         }
1822         return page;
1823 }
1824
1825 /*
1826  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1827  * meminfo in irq context.
1828  */
1829 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1830 {
1831         bool ret = false;
1832
1833 #if NODES_SHIFT > 8
1834         ret = in_interrupt();
1835 #endif
1836         return ret;
1837 }
1838
1839 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1840                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1841                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1842
1843 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1844 {
1845         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1846
1847         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1848             debug_guardpage_minorder() > 0)
1849                 return;
1850
1851         /*
1852          * This documents exceptions given to allocations in certain
1853          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1854          * of allowed nodes.
1855          */
1856         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1857                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1858                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1859                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1860         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1861                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1862
1863         if (fmt) {
1864                 struct va_format vaf;
1865                 va_list args;
1866
1867                 va_start(args, fmt);
1868
1869                 vaf.fmt = fmt;
1870                 vaf.va = &args;
1871
1872                 pr_warn("%pV", &vaf);
1873
1874                 va_end(args);
1875         }
1876
1877         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1878                 current->comm, order, gfp_mask);
1879
1880         dump_stack();
1881         if (!should_suppress_show_mem())
1882                 show_mem(filter);
1883 }
1884
1885 static inline int
1886 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1887                                 unsigned long did_some_progress,
1888                                 unsigned long pages_reclaimed)
1889 {
1890         /* Do not loop if specifically requested */
1891         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1892                 return 0;
1893
1894         /* Always retry if specifically requested */
1895         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1896                 return 1;
1897
1898         /*
1899          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
1900          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
1901          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
1902          */
1903         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
1904                 return 0;
1905
1906         /*
1907          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1908          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1909          * implementations.
1910          */
1911         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1912                 return 1;
1913
1914         /*
1915          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1916          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1917          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1918          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1919          * allocation still fails, we stop retrying.
1920          */
1921         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1922                 return 1;
1923
1924         return 0;
1925 }
1926
1927 static inline struct page *
1928 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1929         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1930         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1931         int migratetype)
1932 {
1933         struct page *page;
1934
1935         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1936         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1937                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1938                 return NULL;
1939         }
1940
1941         /*
1942          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1943          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1944          * we're still under heavy pressure.
1945          */
1946         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1947                 order, zonelist, high_zoneidx,
1948                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1949                 preferred_zone, migratetype);
1950         if (page)
1951                 goto out;
1952
1953         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1954                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1955                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1956                         goto out;
1957                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1958                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1959                         goto out;
1960                 /*
1961                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1962                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1963                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1964                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1965                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1966                  */
1967                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1968                         goto out;
1969         }
1970         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1971         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1972
1973 out:
1974         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1975         return page;
1976 }
1977
1978 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1979 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1980 static struct page *
1981 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1982         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1983         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1984         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1985         bool sync_migration)
1986 {
1987         struct page *page;
1988
1989         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1990                 return NULL;
1991
1992         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1993         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1994                                                 nodemask, sync_migration);
1995         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1996         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1997
1998                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1999                 drain_pages(get_cpu());
2000                 put_cpu();
2001
2002                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2003                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2004                                 alloc_flags, preferred_zone,
2005                                 migratetype);
2006                 if (page) {
2007                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2008                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2009                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2010                         return page;
2011                 }
2012
2013                 /*
2014                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2015                  * The most likely reason is that pages exist,
2016                  * but not enough to satisfy watermarks.
2017                  */
2018                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2019                 defer_compaction(preferred_zone);
2020
2021                 cond_resched();
2022         }
2023
2024         return NULL;
2025 }
2026 #else
2027 static inline struct page *
2028 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2029         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2030         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2031         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
2032         bool sync_migration)
2033 {
2034         return NULL;
2035 }
2036 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2037
2038 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2039 static inline struct page *
2040 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2041         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2042         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2043         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2044 {
2045         struct page *page = NULL;
2046         struct reclaim_state reclaim_state;
2047         bool drained = false;
2048
2049         cond_resched();
2050
2051         /* We now go into synchronous reclaim */
2052         cpuset_memory_pressure_bump();
2053         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2054         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2055         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2056         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2057
2058         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2059
2060         current->reclaim_state = NULL;
2061         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2062         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2063
2064         cond_resched();
2065
2066         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2067                 return NULL;
2068
2069         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2070         if (NUMA_BUILD)
2071                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2072
2073 retry:
2074         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2075                                         zonelist, high_zoneidx,
2076                                         alloc_flags, preferred_zone,
2077                                         migratetype);
2078
2079         /*
2080          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2081          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2082          */
2083         if (!page && !drained) {
2084                 drain_all_pages();
2085                 drained = true;
2086                 goto retry;
2087         }
2088
2089         return page;
2090 }
2091
2092 /*
2093  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2094  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2095  */
2096 static inline struct page *
2097 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2098         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2099         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2100         int migratetype)
2101 {
2102         struct page *page;
2103
2104         do {
2105                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2106                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2107                         preferred_zone, migratetype);
2108
2109                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2110                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2111         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2112
2113         return page;
2114 }
2115
2116 static inline
2117 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2118                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2119                                                 enum zone_type classzone_idx)
2120 {
2121         struct zoneref *z;
2122         struct zone *zone;
2123
2124         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2125                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2126 }
2127
2128 static inline int
2129 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2130 {
2131         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2132         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2133
2134         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2135         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2136
2137         /*
2138          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2139          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2140          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2141          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2142          */
2143         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2144
2145         if (!wait) {
2146                 /*
2147                  * Not worth trying to allocate harder for
2148                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2149                  */
2150                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2151                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2152                 /*
2153                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2154                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2155                  */
2156                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2157         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2158                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2159
2160         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2161                 if (!in_interrupt() &&
2162                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2163                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2164                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2165         }
2166
2167         return alloc_flags;
2168 }
2169
2170 static inline struct page *
2171 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2172         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2173         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2174         int migratetype)
2175 {
2176         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2177         struct page *page = NULL;
2178         int alloc_flags;
2179         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2180         unsigned long did_some_progress;
2181         bool sync_migration = false;
2182
2183         /*
2184          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2185          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2186          * be using allocators in order of preference for an area that is
2187          * too large.
2188          */
2189         if (order >= MAX_ORDER) {
2190                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2191                 return NULL;
2192         }
2193
2194         /*
2195          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2196          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2197          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2198          * using a larger set of nodes after it has established that the
2199          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2200          * over allocated.
2201          */
2202         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2203                 goto nopage;
2204
2205 restart:
2206         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2207                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2208                                                 zone_idx(preferred_zone));
2209
2210         /*
2211          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2212          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2213          * to how we want to proceed.
2214          */
2215         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2216
2217         /*
2218          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2219          * cpusets.
2220          */
2221         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2222                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2223                                         &preferred_zone);
2224
2225 rebalance:
2226         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2227         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2228                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2229                         preferred_zone, migratetype);
2230         if (page)
2231                 goto got_pg;
2232
2233         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2234         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2235                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2236                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2237                                 preferred_zone, migratetype);
2238                 if (page)
2239                         goto got_pg;
2240         }
2241
2242         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2243         if (!wait)
2244                 goto nopage;
2245
2246         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2247         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2248                 goto nopage;
2249
2250         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2251         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2252                 goto nopage;
2253
2254         /*
2255          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2256          * attempts after direct reclaim are synchronous
2257          */
2258         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2259                                         zonelist, high_zoneidx,
2260                                         nodemask,
2261                                         alloc_flags, preferred_zone,
2262                                         migratetype, &did_some_progress,
2263                                         sync_migration);
2264         if (page)
2265                 goto got_pg;
2266         sync_migration = true;
2267
2268         /* Try direct reclaim and then allocating */
2269         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2270                                         zonelist, high_zoneidx,
2271                                         nodemask,
2272                                         alloc_flags, preferred_zone,
2273                                         migratetype, &did_some_progress);
2274         if (page)
2275                 goto got_pg;
2276
2277         /*
2278          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2279          * running out of options and have to consider going OOM
2280          */
2281         if (!did_some_progress) {
2282                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2283                         if (oom_killer_disabled)
2284                                 goto nopage;
2285                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2286                                         zonelist, high_zoneidx,
2287                                         nodemask, preferred_zone,
2288                                         migratetype);
2289                         if (page)
2290                                 goto got_pg;
2291
2292                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2293                                 /*
2294                                  * The oom killer is not called for high-order
2295                                  * allocations that may fail, so if no progress
2296                                  * is being made, there are no other options and
2297                                  * retrying is unlikely to help.
2298                                  */
2299                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2300                                         goto nopage;
2301                                 /*
2302                                  * The oom killer is not called for lowmem
2303                                  * allocations to prevent needlessly killing
2304                                  * innocent tasks.
2305                                  */
2306                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2307                                         goto nopage;
2308                         }
2309
2310                         goto restart;
2311                 }
2312         }
2313
2314         /* Check if we should retry the allocation */
2315         pages_reclaimed += did_some_progress;
2316         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2317                                                 pages_reclaimed)) {
2318                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2319                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2320                 goto rebalance;
2321         } else {
2322                 /*
2323                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2324                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2325                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2326                  */
2327                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2328                                         zonelist, high_zoneidx,
2329                                         nodemask,
2330                                         alloc_flags, preferred_zone,
2331                                         migratetype, &did_some_progress,
2332                                         sync_migration);
2333                 if (page)
2334                         goto got_pg;
2335         }
2336
2337 nopage:
2338         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2339         return page;
2340 got_pg:
2341         if (kmemcheck_enabled)
2342                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2343         return page;
2344
2345 }
2346
2347 /*
2348  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2349  */
2350 struct page *
2351 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2352                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2353 {
2354         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2355         struct zone *preferred_zone;
2356         struct page *page;
2357         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2358
2359         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2360
2361         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2362
2363         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2364
2365         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2366                 return NULL;
2367
2368         /*
2369          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2370          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2371          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2372          */
2373         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2374                 return NULL;
2375
2376         get_mems_allowed();
2377         /* The preferred zone is used for statistics later */
2378         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2379                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2380                                 &preferred_zone);
2381         if (!preferred_zone) {
2382                 put_mems_allowed();
2383                 return NULL;
2384         }
2385
2386         /* First allocation attempt */
2387         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2388                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2389                         preferred_zone, migratetype);
2390         if (unlikely(!page))
2391                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2392                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2393                                 preferred_zone, migratetype);
2394         put_mems_allowed();
2395
2396         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2397         return page;
2398 }
2399 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2400
2401 /*
2402  * Common helper functions.
2403  */
2404 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2405 {
2406         struct page *page;
2407
2408         /*
2409          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2410          * a highmem page
2411          */
2412         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2413
2414         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2415         if (!page)
2416                 return 0;
2417         return (unsigned long) page_address(page);
2418 }
2419 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2420
2421 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2422 {
2423         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2424 }
2425 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2426
2427 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2428 {
2429         if (put_page_testzero(page)) {
2430                 if (order == 0)
2431                         free_hot_cold_page(page, 0);
2432                 else
2433                         __free_pages_ok(page, order);
2434         }
2435 }
2436
2437 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2438
2439 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2440 {
2441         if (addr != 0) {
2442                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2443                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2444         }
2445 }
2446
2447 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2448
2449 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2450 {
2451         if (addr) {
2452                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2453                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2454
2455                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2456                 while (used < alloc_end) {
2457                         free_page(used);
2458                         used += PAGE_SIZE;
2459                 }
2460         }
2461         return (void *)addr;
2462 }
2463
2464 /**
2465  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2466  * @size: the number of bytes to allocate
2467  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2468  *
2469  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2470  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2471  * allocate memory in power-of-two pages.
2472  *
2473  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2474  *
2475  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2476  */
2477 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2478 {
2479         unsigned int order = get_order(size);
2480         unsigned long addr;
2481
2482         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2483         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2484 }
2485 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2486
2487 /**
2488  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2489  *                         pages on a node.
2490  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2491  * @size: the number of bytes to allocate
2492  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2493  *
2494  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2495  * back.
2496  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2497  * but is not exact.
2498  */
2499 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2500 {
2501         unsigned order = get_order(size);
2502         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2503         if (!p)
2504                 return NULL;
2505         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2506 }
2507 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2508
2509 /**
2510  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2511  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2512  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2513  *
2514  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2515  */
2516 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2517 {
2518         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2519         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2520
2521         while (addr < end) {
2522                 free_page(addr);
2523                 addr += PAGE_SIZE;
2524         }
2525 }
2526 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2527
2528 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2529 {
2530         struct zoneref *z;
2531         struct zone *zone;
2532
2533         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2534         unsigned int sum = 0;
2535
2536         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2537
2538         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2539                 unsigned long size = zone->present_pages;
2540                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2541                 if (size > high)
2542                         sum += size - high;
2543         }
2544
2545         return sum;
2546 }
2547
2548 /*
2549  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2550  */
2551 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2552 {
2553         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2554 }
2555 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2556
2557 /*
2558  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2559  */
2560 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2561 {
2562         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2563 }
2564
2565 static inline void show_node(struct zone *zone)
2566 {
2567         if (NUMA_BUILD)
2568                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2569 }
2570
2571 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2572 {
2573         val->totalram = totalram_pages;
2574         val->sharedram = 0;
2575         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2576         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2577         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2578         val->freehigh = nr_free_highpages();
2579         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2580 }
2581
2582 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2583
2584 #ifdef CONFIG_NUMA
2585 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2586 {
2587         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2588
2589         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2590         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2591 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2592         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2593         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2594                         NR_FREE_PAGES);
2595 #else
2596         val->totalhigh = 0;
2597         val->freehigh = 0;
2598 #endif
2599         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2600 }
2601 #endif
2602
2603 /*
2604  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2605  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2606  */
2607 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2608 {
2609         bool ret = false;
2610
2611         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2612                 goto out;
2613
2614         get_mems_allowed();
2615         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2616         put_mems_allowed();
2617 out:
2618         return ret;
2619 }
2620
2621 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2622
2623 /*
2624  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2625  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2626  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2627  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2628  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2629  */
2630 void show_free_areas(unsigned int filter)
2631 {
2632         int cpu;
2633         struct zone *zone;
2634
2635         for_each_populated_zone(zone) {
2636                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2637                         continue;
2638                 show_node(zone);
2639                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2640
2641                 for_each_online_cpu(cpu) {
2642                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2643
2644                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2645
2646                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2647                                cpu, pageset->pcp.high,
2648                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2649                 }
2650         }
2651
2652         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2653                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2654                 " unevictable:%lu"
2655                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2656                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2657                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2658                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2659                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2660                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2661                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2662                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2663                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2664                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2665                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2666                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2667                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2668                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2669                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2670                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2671                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2672                 global_page_state(NR_SHMEM),
2673                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2674                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2675
2676         for_each_populated_zone(zone) {
2677                 int i;
2678
2679                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2680                         continue;
2681                 show_node(zone);
2682                 printk("%s"
2683                         " free:%lukB"
2684                         " min:%lukB"
2685                         " low:%lukB"
2686                         " high:%lukB"
2687                         " active_anon:%lukB"
2688                         " inactive_anon:%lukB"
2689                         " active_file:%lukB"
2690                         " inactive_file:%lukB"
2691                         " unevictable:%lukB"
2692                         " isolated(anon):%lukB"
2693                         " isolated(file):%lukB"
2694                         " present:%lukB"
2695                         " mlocked:%lukB"
2696                         " dirty:%lukB"
2697                         " writeback:%lukB"
2698                         " mapped:%lukB"
2699                         " shmem:%lukB"
2700                         " slab_reclaimable:%lukB"
2701                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2702                         " kernel_stack:%lukB"
2703                         " pagetables:%lukB"
2704                         " unstable:%lukB"
2705                         " bounce:%lukB"
2706                         " writeback_tmp:%lukB"
2707                         " pages_scanned:%lu"
2708                         " all_unreclaimable? %s"
2709                         "\n",
2710                         zone->name,
2711                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2712                         K(min_wmark_pages(zone)),
2713                         K(low_wmark_pages(zone)),
2714                         K(high_wmark_pages(zone)),
2715                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2716                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2717                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2718                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2719                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2720                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2721                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2722                         K(zone->present_pages),
2723                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2724                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2725                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2726                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2727                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2728                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2729                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2730                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2731                                 THREAD_SIZE / 1024,
2732                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2733                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2734                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2735                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2736                         zone->pages_scanned,
2737                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2738                         );
2739                 printk("lowmem_reserve[]:");
2740                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2741                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2742                 printk("\n");
2743         }
2744
2745         for_each_populated_zone(zone) {
2746                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2747
2748                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2749                         continue;
2750                 show_node(zone);
2751                 printk("%s: ", zone->name);
2752
2753                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2754                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2755                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2756                         total += nr[order] << order;
2757                 }
2758                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2759                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2760                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2761                 printk("= %lukB\n", K(total));
2762         }
2763
2764         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2765
2766         show_swap_cache_info();
2767 }
2768
2769 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2770 {
2771         zoneref->zone = zone;
2772         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2773 }
2774
2775 /*
2776  * Builds allocation fallback zone lists.
2777  *
2778  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2779  */
2780 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2781                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2782 {
2783         struct zone *zone;
2784
2785         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2786         zone_type++;
2787
2788         do {
2789                 zone_type--;
2790                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2791                 if (populated_zone(zone)) {
2792                         zoneref_set_zone(zone,
2793                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2794                         check_highest_zone(zone_type);
2795                 }
2796
2797         } while (zone_type);
2798         return nr_zones;
2799 }
2800
2801
2802 /*
2803  *  zonelist_order:
2804  *  0 = automatic detection of better ordering.
2805  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2806  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2807  *
2808  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2809  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2810  */
2811 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2812 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2813 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2814
2815 /* zonelist order in the kernel.
2816  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2817  */
2818 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2819 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2820
2821
2822 #ifdef CONFIG_NUMA
2823 /* The value user specified ....changed by config */
2824 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2825 /* string for sysctl */
2826 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2827 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2828
2829 /*
2830  * interface for configure zonelist ordering.
2831  * command line option "numa_zonelist_order"
2832  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2833  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2834  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2835  */
2836
2837 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2838 {
2839         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2840                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2841         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2842                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2843         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2844                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2845         } else {
2846                 printk(KERN_WARNING
2847                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2848                         "%s\n", s);
2849                 return -EINVAL;
2850         }
2851         return 0;
2852 }
2853
2854 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2855 {
2856         int ret;
2857
2858         if (!s)
2859                 return 0;
2860
2861         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2862         if (ret == 0)
2863                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2864
2865         return ret;
2866 }
2867 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2868
2869 /*
2870  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2871  */
2872 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2873                 void __user *buffer, size_t *length,
2874                 loff_t *ppos)
2875 {
2876         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2877         int ret;
2878         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2879
2880         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2881         if (write)
2882                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2883         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2884         if (ret)
2885                 goto out;
2886         if (write) {
2887                 int oldval = user_zonelist_order;
2888                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2889                         /*
2890                          * bogus value.  restore saved string
2891                          */
2892                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2893                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2894                         user_zonelist_order = oldval;
2895                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2896                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2897                         build_all_zonelists(NULL);
2898                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2899                 }
2900         }
2901 out:
2902         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2903         return ret;
2904 }
2905
2906
2907 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2908 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2909
2910 /**
2911  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2912  * @node: node whose fallback list we're appending
2913  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2914  *
2915  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2916  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2917  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2918  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2919  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2920  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2921  * on them otherwise.
2922  * It returns -1 if no node is found.
2923  */
2924 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2925 {
2926         int n, val;
2927         int min_val = INT_MAX;
2928         int best_node = -1;
2929         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2930
2931         /* Use the local node if we haven't already */
2932         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2933                 node_set(node, *used_node_mask);
2934                 return node;
2935         }
2936
2937         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2938
2939                 /* Don't want a node to appear more than once */
2940                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2941                         continue;
2942
2943                 /* Use the distance array to find the distance */
2944                 val = node_distance(node, n);
2945
2946                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2947                 val += (n < node);
2948
2949                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2950                 tmp = cpumask_of_node(n);
2951                 if (!cpumask_empty(tmp))
2952                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2953
2954                 /* Slight preference for less loaded node */
2955                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2956                 val += node_load[n];
2957
2958                 if (val < min_val) {
2959                         min_val = val;
2960                         best_node = n;
2961                 }
2962         }
2963
2964         if (best_node >= 0)
2965                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2966
2967         return best_node;
2968 }
2969
2970
2971 /*
2972  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2973  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2974  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2975  */
2976 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2977 {
2978         int j;
2979         struct zonelist *zonelist;
2980
2981         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2982         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2983                 ;
2984         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2985                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2986         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2987         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2988 }
2989
2990 /*
2991  * Build gfp_thisnode zonelists
2992  */
2993 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2994 {
2995         int j;
2996         struct zonelist *zonelist;
2997
2998         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2999         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3000         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3001         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3002 }
3003
3004 /*
3005  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3006  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3007  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3008  * may still exist in local DMA zone.
3009  */
3010 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3011
3012 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3013 {
3014         int pos, j, node;
3015         int zone_type;          /* needs to be signed */
3016         struct zone *z;
3017         struct zonelist *zonelist;
3018
3019         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3020         pos = 0;
3021         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3022                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3023                         node = node_order[j];
3024                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3025                         if (populated_zone(z)) {
3026                                 zoneref_set_zone(z,
3027                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3028                                 check_highest_zone(zone_type);
3029                         }
3030                 }
3031         }
3032         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3033         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3034 }
3035
3036 static int default_zonelist_order(void)
3037 {
3038         int nid, zone_type;
3039         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3040         struct zone *z;
3041         int average_size;
3042         /*
3043          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3044          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3045          * into OOM very easily.
3046          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3047          */
3048         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3049         low_kmem_size = 0;
3050         total_size = 0;
3051         for_each_online_node(nid) {
3052                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3053                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3054                         if (populated_zone(z)) {
3055                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3056                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3057                                 total_size += z->present_pages;
3058                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3059                                 /*
3060                                  * If any node has only lowmem, then node order
3061                                  * is preferred to allow kernel allocations
3062                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3063                                  * on other nodes when there is an abundance of
3064                                  * lowmem available to allocate from.
3065                                  */
3066                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3067                         }
3068                 }
3069         }
3070         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3071             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3072                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3073         /*
3074          * look into each node's config.
3075          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3076          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3077          */
3078         average_size = total_size /
3079                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3080         for_each_online_node(nid) {
3081                 low_kmem_size = 0;
3082                 total_size = 0;
3083                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3084                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3085                         if (populated_zone(z)) {
3086                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3087                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3088                                 total_size += z->present_pages;
3089                         }
3090                 }
3091                 if (low_kmem_size &&
3092                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3093                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3094                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3095         }
3096         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3097 }
3098
3099 static void set_zonelist_order(void)
3100 {
3101         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3102                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3103         else
3104                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3105 }
3106
3107 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3108 {
3109         int j, node, load;
3110         enum zone_type i;
3111         nodemask_t used_mask;
3112         int local_node, prev_node;
3113         struct zonelist *zonelist;
3114         int order = current_zonelist_order;
3115
3116         /* initialize zonelists */
3117         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3118                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3119                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3120                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3121         }
3122
3123         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3124         local_node = pgdat->node_id;
3125         load = nr_online_nodes;
3126         prev_node = local_node;
3127         nodes_clear(used_mask);
3128
3129         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3130         j = 0;
3131
3132         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3133                 int distance = node_distance(local_node, node);
3134
3135                 /*
3136                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3137                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3138                  */
3139                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3140                         zone_reclaim_mode = 1;
3141
3142                 /*
3143                  * We don't want to pressure a particular node.
3144                  * So adding penalty to the first node in same
3145                  * distance group to make it round-robin.
3146                  */
3147                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3148                         node_load[node] = load;
3149
3150                 prev_node = node;
3151                 load--;
3152                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3153                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3154                 else
3155                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3156         }
3157
3158         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3159                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3160                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3161         }
3162
3163         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3164 }
3165
3166 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3167 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3168 {
3169         struct zonelist *zonelist;
3170         struct zonelist_cache *zlc;
3171         struct zoneref *z;
3172
3173         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3174         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3175         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3176         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3177                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3178 }
3179
3180 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3181 /*
3182  * Return node id of node used for "local" allocations.
3183  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3184  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3185  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3186  */
3187 int local_memory_node(int node)
3188 {
3189         struct zone *zone;
3190
3191         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3192                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3193                                    NULL,
3194                                    &zone);
3195         return zone->node;
3196 }
3197 #endif
3198
3199 #else   /* CONFIG_NUMA */
3200
3201 static void set_zonelist_order(void)
3202 {
3203         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3204 }
3205
3206 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3207 {
3208         int node, local_node;
3209         enum zone_type j;
3210         struct zonelist *zonelist;
3211
3212         local_node = pgdat->node_id;
3213
3214         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3215         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3216
3217         /*
3218          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3219          * of all the other nodes.
3220          * We don't want to pressure a particular node, so when
3221          * building the zones for node N, we make sure that the
3222          * zones coming right after the local ones are those from
3223          * node N+1 (modulo N)
3224          */
3225         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3226                 if (!node_online(node))
3227                         continue;
3228                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3229                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3230         }
3231         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3232                 if (!node_online(node))
3233                         continue;
3234                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3235                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3236         }
3237
3238         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3239         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3240 }
3241
3242 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3243 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3244 {
3245         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3246 }
3247
3248 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3249
3250 /*
3251  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3252  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3253  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3254  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3255  * with interrupts disabled.
3256  *
3257  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3258  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3259  * hotplugged processors.
3260  *
3261  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3262  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3263  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3264  */
3265 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3266 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3267 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3268
3269 /*
3270  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3271  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3272  */
3273 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3274
3275 /* return values int ....just for stop_machine() */
3276 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3277 {
3278         int nid;
3279         int cpu;
3280
3281 #ifdef CONFIG_NUMA
3282         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3283 #endif
3284         for_each_online_node(nid) {
3285                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3286
3287                 build_zonelists(pgdat);
3288                 build_zonelist_cache(pgdat);
3289         }
3290
3291         /*
3292          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3293          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3294          * each zone will be allocated later when the per cpu
3295          * allocator is available.
3296          *
3297          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3298          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3299          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3300          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3301          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3302          * (a chicken-egg dilemma).
3303          */
3304         for_each_possible_cpu(cpu) {
3305                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3306
3307 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3308                 /*
3309                  * We now know the "local memory node" for each node--
3310                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3311                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3312                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3313                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3314                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3315                  */
3316                 if (cpu_online(cpu))
3317                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3318 #endif
3319         }
3320
3321         return 0;
3322 }
3323
3324 /*
3325  * Called with zonelists_mutex held always
3326  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3327  */
3328 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3329 {
3330         set_zonelist_order();
3331
3332         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3333                 __build_all_zonelists(NULL);
3334                 mminit_verify_zonelist();
3335                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3336         } else {
3337                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3338                    of zonelist */
3339 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3340                 if (data)
3341                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3342 #endif
3343                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3344                 /* cpuset refresh routine should be here */
3345         }
3346         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3347         /*
3348          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3349          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3350          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3351          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3352          * disabled and enable it later
3353          */
3354         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3355                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3356         else
3357                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3358
3359         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3360                 "Total pages: %ld\n",
3361                         nr_online_nodes,
3362                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3363                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3364                         vm_total_pages);
3365 #ifdef CONFIG_NUMA
3366         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3367 #endif
3368 }
3369
3370 /*
3371  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3372  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3373  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3374  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3375  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3376  * conservative, even though it seems large.
3377  *
3378  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3379  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3380  */
3381 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3382
3383 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3384 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3385 {
3386         unsigned long size = 1;
3387
3388         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3389
3390         while (size < pages)
3391                 size <<= 1;
3392
3393         /*
3394          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3395          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3396          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3397          */
3398         size = min(size, 4096UL);
3399
3400         return max(size, 4UL);
3401 }
3402 #else
3403 /*
3404  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3405  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3406  *
3407  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3408  *
3409  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3410  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3411  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3412  *
3413  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3414  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3415  *
3416  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3417  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3418  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3419  */
3420 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3421 {
3422         return 4096UL;
3423 }
3424 #endif
3425
3426 /*
3427  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3428  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3429  * hash function before the remainder is taken.
3430  */
3431 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3432 {
3433         return ffz(~size);
3434 }
3435
3436 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3437
3438 /*
3439  * Check if a pageblock contains reserved pages
3440  */
3441 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3442 {
3443         unsigned long pfn;
3444
3445         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3446                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3447                         return 1;
3448         }
3449         return 0;
3450 }
3451
3452 /*
3453  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3454  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3455  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3456  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3457  * blocks as reclaim kicks in
3458  */
3459 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3460 {
3461         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3462         struct page *page;
3463         unsigned long block_migratetype;
3464         int reserve;
3465
3466         /*
3467          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3468          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3469          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3470          * the block.
3471          */
3472         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3473         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3474         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3475         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3476                                                         pageblock_order;
3477
3478         /*
3479          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3480          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3481          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3482          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3483          * future allocation of hugepages at runtime.
3484          */
3485         reserve = min(2, reserve);
3486
3487         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3488                 if (!pfn_valid(pfn))
3489                         continue;
3490                 page = pfn_to_page(pfn);
3491
3492                 /* Watch out for overlapping nodes */
3493                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3494                         continue;
3495
3496                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3497
3498                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3499                 if (reserve > 0) {
3500                         /*
3501                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3502                          * them.
3503                          */
3504                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3505                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3506                                 continue;
3507
3508                         /* If this block is reserved, account for it */
3509                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3510                                 reserve--;
3511                                 continue;
3512                         }
3513
3514                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3515                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3516                                 set_pageblock_migratetype(page,
3517                                                         MIGRATE_RESERVE);
3518                                 move_freepages_block(zone, page,
3519                                                         MIGRATE_RESERVE);
3520                                 reserve--;
3521                                 continue;
3522                         }
3523                 }
3524
3525                 /*
3526                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3527                  * take it back
3528                  */
3529                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3530                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3531                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3532                 }
3533         }
3534 }
3535
3536 /*
3537  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3538  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3539  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3540  */
3541 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3542                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3543 {
3544         struct page *page;
3545         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3546         unsigned long pfn;
3547         struct zone *z;
3548
3549         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3550                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3551
3552         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3553         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3554                 /*
3555                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3556                  * handed to this function.  They do not
3557                  * exist on hotplugged memory.
3558                  */
3559                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3560                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3561                                 continue;
3562                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3563                                 continue;
3564                 }
3565                 page = pfn_to_page(pfn);
3566                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3567                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3568                 init_page_count(page);
3569                 reset_page_mapcount(page);
3570                 SetPageReserved(page);
3571                 /*
3572                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3573                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3574                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3575                  * the address space during boot when many long-lived
3576                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3577                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3578                  * setup_zone_migrate_reserve()
3579                  *
3580                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3581                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3582                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3583                  * pfn out of zone.
3584                  */
3585                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3586                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3587                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3588                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3589
3590                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3591 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3592                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3593                 if (!is_highmem_idx(zone))
3594                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3595 #endif
3596         }
3597 }
3598
3599 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3600 {
3601         int order, t;
3602         for_each_migratetype_order(order, t) {
3603                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3604                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3605         }
3606 }
3607
3608 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3609 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3610         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3611 #endif
3612
3613 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3614 {
3615 #ifdef CONFIG_MMU
3616         int batch;
3617
3618         /*
3619          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3620          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3621          *
3622          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3623          */
3624         batch = zone->present_pages / 1024;
3625         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3626                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3627         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3628         if (batch < 1)
3629                 batch = 1;
3630
3631         /*
3632          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3633          * of 2 value was found to be more likely to have
3634          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3635          *
3636          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3637          * batches of pages, one task can end up with a lot
3638          * of pages of one half of the possible page colors
3639          * and the other with pages of the other colors.
3640          */
3641         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3642
3643         return batch;
3644
3645 #else
3646         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3647          * conditions.
3648          *
3649          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3650          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3651          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3652          *
3653          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3654          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3655          * can be a significant delay between the individual batches being
3656          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3657          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3658          */
3659         return 0;
3660 #endif
3661 }
3662
3663 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3664 {
3665         struct per_cpu_pages *pcp;
3666         int migratetype;
3667
3668         memset(p, 0, sizeof(*p));
3669
3670         pcp = &p->pcp;
3671         pcp->count = 0;
3672         pcp->high = 6 * batch;
3673         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3674         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3675                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3676 }
3677
3678 /*
3679  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3680  * to the value high for the pageset p.
3681  */
3682
3683 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3684                                 unsigned long high)
3685 {
3686         struct per_cpu_pages *pcp;
3687
3688         pcp = &p->pcp;
3689         pcp->high = high;
3690         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3691         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3692                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3693 }
3694
3695 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3696 {
3697         int cpu;
3698
3699         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3700
3701         for_each_possible_cpu(cpu) {
3702                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3703
3704                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3705
3706                 if (percpu_pagelist_fraction)
3707                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3708                                 (zone->present_pages /
3709                                         percpu_pagelist_fraction));
3710         }
3711 }
3712
3713 /*
3714  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3715  * Before this call only boot pagesets were available.
3716  */
3717 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3718 {
3719         struct zone *zone;
3720
3721         for_each_populated_zone(zone)
3722                 setup_zone_pageset(zone);
3723 }
3724
3725 static noinline __init_refok
3726 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3727 {
3728         int i;
3729         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3730         size_t alloc_size;
3731
3732         /*
3733          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3734          * per zone.
3735          */
3736         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3737                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3738         zone->wait_table_bits =
3739                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3740         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3741                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3742
3743         if (!slab_is_available()) {
3744                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3745                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3746         } else {
3747                 /*
3748                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3749                  * via memory hot-add.
3750                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3751                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3752                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3753                  * node itself as well.
3754                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3755                  * necessary.
3756                  */
3757                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3758         }
3759         if (!zone->wait_table)
3760                 return -ENOMEM;
3761
3762         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3763                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3764
3765         return 0;
3766 }
3767
3768 static int __zone_pcp_update(void *data)
3769 {
3770         struct zone *zone = data;
3771         int cpu;
3772         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3773
3774         for_each_possible_cpu(cpu) {
3775                 struct per_cpu_pageset *pset;
3776                 struct per_cpu_pages *pcp;
3777
3778                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3779                 pcp = &pset->pcp;
3780
3781                 local_irq_save(flags);
3782                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3783                 setup_pageset(pset, batch);
3784                 local_irq_restore(flags);
3785         }
3786         return 0;
3787 }
3788
3789 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3790 {
3791         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3792 }
3793
3794 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3795 {
3796         /*
3797          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3798          * relies on the ability of the linker to provide the
3799          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3800          */
3801         zone->pageset = &boot_pageset;
3802
3803         if (zone->present_pages)
3804                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3805                         zone->name, zone->present_pages,
3806                                          zone_batchsize(zone));
3807 }
3808
3809 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3810                                         unsigned long zone_start_pfn,
3811                                         unsigned long size,
3812                                         enum memmap_context context)
3813 {
3814         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3815         int ret;
3816         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3817         if (ret)
3818                 return ret;
3819         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3820
3821         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3822
3823         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3824                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3825                         pgdat->node_id,
3826                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3827                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3828
3829         zone_init_free_lists(zone);
3830
3831         return 0;
3832 }
3833
3834 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3835 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3836 /*
3837  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3838  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3839  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3840  * alternative
3841  */
3842 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3843 {
3844         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3845         int i, nid;
3846
3847         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3848                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3849                         return nid;
3850         /* This is a memory hole */
3851         return -1;
3852 }
3853 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3854
3855 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3856 {
3857         int nid;
3858
3859         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3860         if (nid >= 0)
3861                 return nid;
3862         /* just returns 0 */
3863         return 0;
3864 }
3865
3866 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3867 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3868 {
3869         int nid;
3870
3871         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3872         if (nid >= 0 && nid != node)
3873                 return false;
3874         return true;
3875 }
3876 #endif
3877
3878 /**
3879  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3880  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3881  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3882  *
3883  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3884  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3885  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3886  */
3887 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
3888 {
3889         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3890         int i, this_nid;
3891
3892         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
3893                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
3894                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
3895
3896                 if (start_pfn < end_pfn)
3897                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
3898                                           PFN_PHYS(start_pfn),
3899                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
3900         }
3901 }
3902
3903 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3904                                    int nr_range, int nid)
3905 {
3906         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3907         int i;
3908
3909         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3910         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL)
3911                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start_pfn, end_pfn);
3912         return nr_range;
3913 }
3914
3915 /**
3916  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3917  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3918  *
3919  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3920  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3921  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3922  */
3923 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3924 {
3925         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3926         int i, this_nid;
3927
3928         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
3929                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
3930 }
3931
3932 /**
3933  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3934  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3935  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3936  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3937  *
3938  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3939  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3940  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3941  * PFNs will be 0.
3942  */
3943 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3944                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3945 {
3946         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
3947         int i;
3948
3949         *start_pfn = -1UL;
3950         *end_pfn = 0;
3951
3952         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
3953                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
3954                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
3955         }
3956
3957         if (*start_pfn == -1UL)
3958                 *start_pfn = 0;
3959 }
3960
3961 /*
3962  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3963  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3964  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3965  */
3966 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3967 {
3968         int zone_index;
3969         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3970                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3971                         continue;
3972
3973                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3974                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3975                         break;
3976         }
3977
3978         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3979         movable_zone = zone_index;
3980 }
3981
3982 /*
3983  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3984  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
3985  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3986  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3987  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3988  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3989  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3990  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3991  */
3992 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3993                                         unsigned long zone_type,
3994                                         unsigned long node_start_pfn,
3995                                         unsigned long node_end_pfn,
3996                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3997                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3998 {
3999         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4000         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4001                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4002                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4003                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4004                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4005                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4006
4007                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4008                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4009                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4010                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4011
4012                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4013                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4014                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4015         }
4016 }
4017
4018 /*
4019  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4020  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4021  */
4022 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4023                                         unsigned long zone_type,
4024                                         unsigned long *ignored)
4025 {
4026         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4027         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4028
4029         /* Get the start and end of the node and zone */
4030         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4031         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4032         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4033         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4034                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4035                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4036
4037         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4038         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4039                 return 0;
4040
4041         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4042         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4043         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4044
4045         /* Return the spanned pages */
4046         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4047 }
4048
4049 /*
4050  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4051  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4052  */
4053 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4054                                 unsigned long range_start_pfn,
4055                                 unsigned long range_end_pfn)
4056 {
4057         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4058         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4059         int i;
4060
4061         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4062                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4063                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4064                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4065         }
4066         return nr_absent;
4067 }
4068
4069 /**
4070  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4071  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4072  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4073  *
4074  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4075  */
4076 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4077                                                         unsigned long end_pfn)
4078 {
4079         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4080 }
4081
4082 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4083 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4084                                         unsigned long zone_type,
4085                                         unsigned long *ignored)
4086 {
4087         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4088         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4089         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4090         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4091
4092         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4093         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4094         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4095
4096         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4097                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4098                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4099         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4100 }
4101
4102 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4103 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4104                                         unsigned long zone_type,
4105                                         unsigned long *zones_size)
4106 {
4107         return zones_size[zone_type];
4108 }
4109
4110 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4111                                                 unsigned long zone_type,
4112                                                 unsigned long *zholes_size)
4113 {
4114         if (!zholes_size)
4115                 return 0;
4116
4117         return zholes_size[zone_type];
4118 }
4119
4120 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4121
4122 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4123                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4124 {
4125         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4126         enum zone_type i;
4127
4128         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4129                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4130                                                                 zones_size);
4131         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4132
4133         realtotalpages = totalpages;
4134         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4135                 realtotalpages -=
4136                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4137                                                                 zholes_size);
4138         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4139         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4140                                                         realtotalpages);
4141 }
4142
4143 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4144 /*
4145  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4146  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4147  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4148  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4149  * bytes.
4150  */
4151 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4152 {
4153         unsigned long usemapsize;
4154
4155         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4156         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4157         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4158         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4159
4160         return usemapsize / 8;
4161 }
4162
4163 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4164                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4165 {
4166         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4167         zone->pageblock_flags = NULL;
4168         if (usemapsize)
4169                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4170                                                                    usemapsize);
4171 }
4172 #else
4173 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4174                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4175 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4176
4177 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4178
4179 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4180 static inline int pageblock_default_order(void)
4181 {
4182         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4183                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4184
4185         return MAX_ORDER-1;
4186 }
4187
4188 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4189 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4190 {
4191         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4192         if (pageblock_order)
4193                 return;
4194
4195         /*
4196          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4197          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4198          */
4199         pageblock_order = order;
4200 }
4201 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4202
4203 /*
4204  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4205  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4206  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4207  * pageblock_order based on the kernel config
4208  */
4209 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4210 {
4211         return MAX_ORDER-1;
4212 }
4213 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4214
4215 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4216
4217 /*
4218  * Set up the zone data structures:
4219  *   - mark all pages reserved
4220  *   - mark all memory queues empty
4221  *   - clear the memory bitmaps
4222  */
4223 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4224                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4225 {
4226         enum zone_type j;
4227         int nid = pgdat->node_id;
4228         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4229         int ret;
4230
4231         pgdat_resize_init(pgdat);
4232         pgdat->nr_zones = 0;
4233         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4234         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4235         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4236         
4237         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4238                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4239                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4240                 enum lru_list l;
4241
4242                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4243                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4244                                                                 zholes_size);
4245
4246                 /*
4247                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4248                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4249                  * and per-cpu initialisations
4250                  */
4251                 memmap_pages =
4252                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4253                 if (realsize >= memmap_pages) {
4254                         realsize -= memmap_pages;
4255                         if (memmap_pages)
4256                                 printk(KERN_DEBUG
4257                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4258                                        zone_names[j], memmap_pages);
4259                 } else
4260                         printk(KERN_WARNING
4261                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4262                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4263
4264                 /* Account for reserved pages */
4265                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4266                         realsize -= dma_reserve;
4267                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4268                                         zone_names[0], dma_reserve);
4269                 }
4270
4271                 if (!is_highmem_idx(j))
4272                         nr_kernel_pages += realsize;
4273                 nr_all_pages += realsize;
4274
4275                 zone->spanned_pages = size;
4276                 zone->present_pages = realsize;
4277 #ifdef CONFIG_NUMA
4278                 zone->node = nid;
4279                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4280                                                 / 100;
4281                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4282 #endif
4283                 zone->name = zone_names[j];
4284                 spin_lock_init(&zone->lock);
4285                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4286                 zone_seqlock_init(zone);
4287                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4288
4289                 zone_pcp_init(zone);
4290                 for_each_lru(l)
4291                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lruvec.lists[l]);
4292                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4293                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4294                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4295                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4296                 zap_zone_vm_stats(zone);
4297                 zone->flags = 0;
4298                 if (!size)
4299                         continue;
4300
4301                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4302                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4303                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4304                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4305                 BUG_ON(ret);
4306                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4307                 zone_start_pfn += size;
4308         }
4309 }
4310
4311 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4312 {
4313         /* Skip empty nodes */
4314         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4315                 return;
4316
4317 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4318         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4319         if (!pgdat->node_mem_map) {
4320                 unsigned long size, start, end;
4321                 struct page *map;
4322
4323                 /*
4324                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4325                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4326                  * for the buddy allocator to function correctly.
4327                  */
4328                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4329                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4330                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4331                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4332                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4333                 if (!map)
4334                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4335                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4336         }
4337 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4338         /*
4339          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4340          */
4341         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4342                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4343 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4344                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4345                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4346 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4347         }
4348 #endif
4349 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4350 }
4351
4352 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4353                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4354 {
4355         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4356
4357         pgdat->node_id = nid;
4358         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4359         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4360
4361         alloc_node_mem_map(pgdat);
4362 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4363         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4364                 nid, (unsigned long)pgdat,
4365                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4366 #endif
4367
4368         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4369 }
4370
4371 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4372
4373 #if MAX_NUMNODES > 1
4374 /*
4375  * Figure out the number of possible node ids.
4376  */
4377 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4378 {
4379         unsigned int node;
4380         unsigned int highest = 0;
4381
4382         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4383                 highest = node;
4384         nr_node_ids = highest + 1;
4385 }
4386 #else
4387 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4388 {
4389 }
4390 #endif
4391
4392 /**
4393  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4394  *
4395  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4396  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4397  * all the nodes.
4398  *
4399  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4400  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4401  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4402  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4403  *
4404  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4405  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4406  * populated node map.
4407  *
4408  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4409  * requirement (single node).
4410  */
4411 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4412 {
4413         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4414         unsigned long start, end, mask;
4415         int last_nid = -1;
4416         int i, nid;
4417
4418         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4419                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4420                         last_nid = nid;
4421                         last_end = end;
4422                         continue;
4423                 }
4424
4425                 /*
4426                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4427                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4428                  * too coarse to separate the current node from the last.
4429                  */
4430                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4431                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4432                         mask <<= 1;
4433
4434                 /* accumulate all internode masks */
4435                 accl_mask |= mask;
4436         }
4437
4438         /* convert mask to number of pages */
4439         return ~accl_mask + 1;
4440 }
4441
4442 /* Find the lowest pfn for a node */
4443 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4444 {
4445         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4446         unsigned long start_pfn;
4447         int i;
4448
4449         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4450                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4451
4452         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4453                 printk(KERN_WARNING
4454                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4455                 return 0;
4456         }
4457
4458         return min_pfn;
4459 }
4460
4461 /**
4462  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4463  *
4464  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4465  * add_active_range().
4466  */
4467 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4468 {
4469         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4470 }
4471
4472 /*
4473  * early_calculate_totalpages()
4474  * Sum pages in active regions for movable zone.
4475  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4476  */
4477 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4478 {
4479         unsigned long totalpages = 0;
4480         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4481         int i, nid;
4482
4483         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4484                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4485
4486                 totalpages += pages;
4487                 if (pages)
4488                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4489         }
4490         return totalpages;
4491 }
4492
4493 /*
4494  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4495  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4496  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4497  * others
4498  */
4499 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4500 {
4501         int i, nid;
4502         unsigned long usable_startpfn;
4503         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4504         /* save the state before borrow the nodemask */
4505         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4506         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4507         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4508
4509         /*
4510          * If movablecore was specified, calculate what size of
4511          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4512          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4513          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4514          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4515          * what movablecore would have allowed.
4516          */
4517         if (required_movablecore) {
4518                 unsigned long corepages;
4519
4520                 /*
4521                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4522                  * was requested by the user
4523                  */
4524                 required_movablecore =
4525                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4526                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4527
4528                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4529         }
4530
4531         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4532         if (!required_kernelcore)
4533                 goto out;
4534
4535         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4536         find_usable_zone_for_movable();
4537         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4538
4539 restart:
4540         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4541         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4542         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4543                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4544
4545                 /*
4546                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4547                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4548                  * amount of memory for the kernel
4549                  */
4550                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4551                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4552
4553                 /*
4554                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4555                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4556                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4557                  */
4558                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4559
4560                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4561                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4562                         unsigned long size_pages;
4563
4564                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4565                         if (start_pfn >= end_pfn)
4566                                 continue;
4567
4568                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4569                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4570                                 unsigned long kernel_pages;
4571                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4572                                                                 - start_pfn;
4573
4574                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4575                                                         kernelcore_remaining);
4576                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4577                                                         required_kernelcore);
4578
4579                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4580                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4581
4582                                         /*
4583                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4584                                          * that if we have to rebalance
4585                                          * kernelcore across nodes, we will
4586                                          * not double account here
4587                                          */
4588                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4589                                         continue;
4590                                 }
4591                                 start_pfn = usable_startpfn;
4592                         }
4593
4594                         /*
4595                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4596                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4597                          * number of pages used as kernelcore
4598                          */
4599                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4600                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4601                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4602                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4603
4604                         /*
4605                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4606                          * break if the kernelcore for this node has been
4607                          * satisified
4608                          */
4609                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4610                                                                 size_pages);
4611                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4612                         if (!kernelcore_remaining)
4613                                 break;
4614                 }
4615         }
4616
4617         /*
4618          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4619          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4620          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4621          * satisified
4622          */
4623         usable_nodes--;
4624         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4625                 goto restart;
4626
4627         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4628         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4629                 zone_movable_pfn[nid] =
4630                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4631
4632 out:
4633         /* restore the node_state */
4634         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4635 }
4636
4637 /* Any regular memory on that node ? */
4638 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4639 {
4640 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4641         enum zone_type zone_type;
4642
4643         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4644                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4645                 if (zone->present_pages) {
4646                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4647                         break;
4648                 }
4649         }
4650 #endif
4651 }
4652
4653 /**
4654  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4655  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4656  *
4657  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4658  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4659  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4660  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4661  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4662  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4663  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4664  * at arch_max_dma_pfn.
4665  */
4666 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4667 {
4668         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4669         int i, nid;
4670
4671         /* Record where the zone boundaries are */
4672         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4673                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4674         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4675                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4676         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4677         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4678         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4679                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4680                         continue;
4681                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4682                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4683                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4684                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4685         }
4686         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4687         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4688
4689         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4690         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4691         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4692
4693         /* Print out the zone ranges */
4694         printk("Zone PFN ranges:\n");
4695         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4696                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4697                         continue;
4698                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4699                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4700                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4701                         printk("empty\n");
4702                 else
4703                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4704                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4705                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4706         }
4707
4708         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4709         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4710         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4711                 if (zone_movable_pfn[i])
4712                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4713         }
4714
4715         /* Print out the early_node_map[] */
4716         printk("Early memory PFN ranges\n");
4717         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4718                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", nid, start_pfn, end_pfn);
4719
4720         /* Initialise every node */
4721         mminit_verify_pageflags_layout();
4722         setup_nr_node_ids();
4723         for_each_online_node(nid) {
4724                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4725                 free_area_init_node(nid, NULL,
4726                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4727
4728                 /* Any memory on that node */
4729                 if (pgdat->node_present_pages)
4730                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4731                 check_for_regular_memory(pgdat);
4732         }
4733 }
4734
4735 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4736 {
4737         unsigned long long coremem;
4738         if (!p)
4739                 return -EINVAL;
4740
4741         coremem = memparse(p, &p);
4742         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4743
4744         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4745         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4746
4747         return 0;
4748 }
4749
4750 /*
4751  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4752  * cannot be reclaimed or migrated.
4753  */
4754 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4755 {
4756         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4757 }
4758
4759 /*
4760  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4761  * can be reclaimed or migrated.
4762  */
4763 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4764 {
4765         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4766 }
4767
4768 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4769 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4770
4771 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4772
4773 /**
4774  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4775  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4776  *
4777  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4778  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4779  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4780  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4781  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4782  * smaller per-cpu batchsize.
4783  */
4784 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4785 {
4786         dma_reserve = new_dma_reserve;
4787 }
4788
4789 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4790 {
4791         free_area_init_node(0, zones_size,
4792                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4793 }
4794
4795 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4796                                  unsigned long action, void *hcpu)
4797 {
4798         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4799
4800         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4801                 drain_pages(cpu);
4802
4803                 /*
4804                  * Spill the event counters of the dead processor
4805                  * into the current processors event counters.
4806                  * This artificially elevates the count of the current
4807                  * processor.
4808                  */
4809                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4810
4811                 /*
4812                  * Zero the differential counters of the dead processor
4813                  * so that the vm statistics are consistent.
4814                  *
4815                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4816                  * race with what we are doing.
4817                  */
4818                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4819         }
4820         return NOTIFY_OK;
4821 }
4822
4823 void __init page_alloc_init(void)
4824 {
4825         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4826 }
4827
4828 /*
4829  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4830  *      or min_free_kbytes changes.
4831  */
4832 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4833 {
4834         struct pglist_data *pgdat;
4835         unsigned long reserve_pages = 0;
4836         enum zone_type i, j;
4837
4838         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4839                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4840                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4841                         unsigned long max = 0;
4842
4843                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4844                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4845                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4846                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4847                         }
4848
4849                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4850                         max += high_wmark_pages(zone);
4851
4852                         if (max > zone->present_pages)
4853                                 max = zone->present_pages;
4854                         reserve_pages += max;
4855                         /*
4856                          * Lowmem reserves are not available to
4857                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
4858                          * kswapd tries to balance zones to their high
4859                          * watermark.  As a result, neither should be
4860                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
4861                          * situation where reclaim has to clean pages
4862                          * in order to balance the zones.
4863                          */
4864                         zone->dirty_balance_reserve = max;
4865                 }
4866         }
4867         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
4868         totalreserve_pages = reserve_pages;
4869 }
4870
4871 /*
4872  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4873  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4874  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4875  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4876  */
4877 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4878 {
4879         struct pglist_data *pgdat;
4880         enum zone_type j, idx;
4881
4882         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4883                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4884                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4885                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4886
4887                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4888
4889                         idx = j;
4890                         while (idx) {
4891                                 struct zone *lower_zone;
4892
4893                                 idx--;
4894
4895                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4896                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4897
4898                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4899                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4900                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4901                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4902                         }
4903                 }
4904         }
4905
4906         /* update totalreserve_pages */
4907         calculate_totalreserve_pages();
4908 }
4909
4910 /**
4911  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4912  * or when memory is hot-{added|removed}
4913  *
4914  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4915  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4916  */
4917 void setup_per_zone_wmarks(void)
4918 {
4919         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4920         unsigned long lowmem_pages = 0;
4921         struct zone *zone;
4922         unsigned long flags;
4923
4924         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4925         for_each_zone(zone) {
4926                 if (!is_highmem(zone))
4927                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4928         }
4929
4930         for_each_zone(zone) {
4931                 u64 tmp;
4932
4933                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4934                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4935                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4936                 if (is_highmem(zone)) {
4937                         /*
4938                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4939                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4940                          * value here.
4941                          *
4942                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4943                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4944                          * not be capped for highmem.
4945                          */
4946                         int min_pages;
4947
4948                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4949                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4950                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4951                         if (min_pages > 128)
4952                                 min_pages = 128;
4953                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4954                 } else {
4955                         /*
4956                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4957                          * proportionate to the zone's size.
4958                          */
4959                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4960                 }
4961
4962                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4963                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4964                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4965                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4966         }
4967
4968         /* update totalreserve_pages */
4969         calculate_totalreserve_pages();
4970 }
4971
4972 /*
4973  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4974  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4975  * to be referenced again before it is swapped out.
4976  *
4977  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4978  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4979  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4980  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4981  *
4982  * total     target    max
4983  * memory    ratio     inactive anon
4984  * -------------------------------------
4985  *   10MB       1         5MB
4986  *  100MB       1        50MB
4987  *    1GB       3       250MB
4988  *   10GB      10       0.9GB
4989  *  100GB      31         3GB
4990  *    1TB     101        10GB
4991  *   10TB     320        32GB
4992  */
4993 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4994 {
4995         unsigned int gb, ratio;
4996
4997         /* Zone size in gigabytes */
4998         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4999         if (gb)
5000                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5001         else
5002                 ratio = 1;
5003
5004         zone->inactive_ratio = ratio;
5005 }
5006
5007 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5008 {
5009         struct zone *zone;
5010
5011         for_each_zone(zone)
5012                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5013 }
5014
5015 /*
5016  * Initialise min_free_kbytes.
5017  *
5018  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5019  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5020  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5021  *
5022  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5023  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5024  *
5025  * which yields
5026  *
5027  * 16MB:        512k
5028  * 32MB:        724k
5029  * 64MB:        1024k
5030  * 128MB:       1448k
5031  * 256MB:       2048k
5032  * 512MB:       2896k
5033  * 1024MB:      4096k
5034  * 2048MB:      5792k
5035  * 4096MB:      8192k
5036  * 8192MB:      11584k
5037  * 16384MB:     16384k
5038  */
5039 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5040 {
5041         unsigned long lowmem_kbytes;
5042
5043         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5044
5045         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5046         if (min_free_kbytes < 128)
5047                 min_free_kbytes = 128;
5048         if (min_free_kbytes > 65536)
5049                 min_free_kbytes = 65536;
5050         setup_per_zone_wmarks();
5051         refresh_zone_stat_thresholds();
5052         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5053         setup_per_zone_inactive_ratio();
5054         return 0;
5055 }
5056 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5057
5058 /*
5059  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5060  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5061  *      changes.
5062  */
5063 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5064         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5065 {
5066         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5067         if (write)
5068                 setup_per_zone_wmarks();
5069         return 0;
5070 }
5071
5072 #ifdef CONFIG_NUMA
5073 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5074         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5075 {
5076         struct zone *zone;
5077         int rc;
5078
5079         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5080         if (rc)
5081                 return rc;
5082
5083         for_each_zone(zone)
5084                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5085                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5086         return 0;
5087 }
5088
5089 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5090         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5091 {
5092         struct zone *zone;
5093         int rc;
5094
5095         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5096         if (rc)
5097                 return rc;
5098
5099         for_each_zone(zone)
5100                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5101                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5102         return 0;
5103 }
5104 #endif
5105
5106 /*
5107  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5108  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5109  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5110  *
5111  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5112  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5113  * if in function of the boot time zone sizes.
5114  */
5115 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5116         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5117 {
5118         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5119         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5120         return 0;
5121 }
5122
5123 /*
5124  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5125  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5126  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5127  */
5128
5129 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5130         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5131 {
5132         struct zone *zone;
5133         unsigned int cpu;
5134         int ret;
5135
5136         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5137         if (!write || (ret == -EINVAL))
5138                 return ret;
5139         for_each_populated_zone(zone) {
5140                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5141                         unsigned long  high;
5142                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5143                         setup_pagelist_highmark(
5144                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5145                 }
5146         }
5147         return 0;
5148 }
5149
5150 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5151
5152 #ifdef CONFIG_NUMA
5153 static int __init set_hashdist(char *str)
5154 {
5155         if (!str)
5156                 return 0;
5157         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5158         return 1;
5159 }
5160 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5161 #endif
5162
5163 /*
5164  * allocate a large system hash table from bootmem
5165  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5166  *   quantity of entries
5167  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5168  */
5169 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5170                                      unsigned long bucketsize,
5171                                      unsigned long numentries,
5172                                      int scale,
5173                                      int flags,
5174                                      unsigned int *_hash_shift,
5175                                      unsigned int *_hash_mask,
5176                                      unsigned long limit)
5177 {
5178         unsigned long long max = limit;
5179         unsigned long log2qty, size;
5180         void *table = NULL;
5181
5182         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5183         if (!numentries) {
5184                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5185                 numentries = nr_kernel_pages;
5186                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5187                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5188                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5189
5190                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5191                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5192                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5193                 else
5194                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5195
5196                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5197                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5198                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5199                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5200                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5201                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5202                                 BUG_ON(!numentries);
5203                         }
5204                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5205                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5206         }
5207         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5208
5209         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5210         if (max == 0) {
5211                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5212                 do_div(max, bucketsize);
5213         }
5214
5215         if (numentries > max)
5216                 numentries = max;
5217
5218         log2qty = ilog2(numentries);
5219
5220         do {
5221                 size = bucketsize << log2qty;
5222                 if (flags & HASH_EARLY)
5223                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5224                 else if (hashdist)
5225                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5226                 else {
5227                         /*
5228                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5229                          * some pages at the end of hash table which
5230                          * alloc_pages_exact() automatically does
5231                          */
5232                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5233                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5234                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5235                         }
5236                 }
5237         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5238
5239         if (!table)
5240                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5241
5242         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5243                tablename,
5244                (1UL << log2qty),
5245                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5246                size);
5247
5248         if (_hash_shift)
5249                 *_hash_shift = log2qty;
5250         if (_hash_mask)
5251                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5252
5253         return table;
5254 }
5255
5256 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5257 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5258                                                         unsigned long pfn)
5259 {
5260 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5261         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5262 #else
5263         return zone->pageblock_flags;
5264 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5265 }
5266
5267 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5268 {
5269 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5270         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5271         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5272 #else
5273         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5274         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5275 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5276 }
5277
5278 /**
5279  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5280  * @page: The page within the block of interest
5281  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5282  * @end_bitidx: The last bit of interest
5283  * returns pageblock_bits flags
5284  */
5285 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5286                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5287 {
5288         struct zone *zone;
5289         unsigned long *bitmap;
5290         unsigned long pfn, bitidx;
5291         unsigned long flags = 0;
5292         unsigned long value = 1;
5293
5294         zone = page_zone(page);
5295         pfn = page_to_pfn(page);
5296         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5297         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5298
5299         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5300                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5301                         flags |= value;
5302
5303         return flags;
5304 }
5305
5306 /**
5307  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5308  * @page: The page within the block of interest
5309  * @start_bitidx: The first bit of interest
5310  * @end_bitidx: The last bit of interest
5311  * @flags: The flags to set
5312  */
5313 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5314                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5315 {
5316         struct zone *zone;
5317         unsigned long *bitmap;
5318         unsigned long pfn, bitidx;
5319         unsigned long value = 1;
5320
5321         zone = page_zone(page);
5322         pfn = page_to_pfn(page);
5323         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5324         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5325         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5326         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5327
5328         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5329                 if (flags & value)
5330                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5331                 else
5332                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5333 }
5334
5335 /*
5336  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5337  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5338  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5339  */
5340
5341 static int
5342 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5343 {
5344         unsigned long pfn, iter, found;
5345         /*
5346          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5347          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5348          */
5349         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5350                 return true;
5351
5352         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5353                 return true;
5354
5355         pfn = page_to_pfn(page);
5356         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5357                 unsigned long check = pfn + iter;
5358
5359                 if (!pfn_valid_within(check))
5360                         continue;
5361
5362                 page = pfn_to_page(check);
5363                 if (!page_count(page)) {
5364                         if (PageBuddy(page))
5365                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5366                         continue;
5367                 }
5368                 if (!PageLRU(page))
5369                         found++;
5370                 /*
5371                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5372                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5373                  * and it still to be fixed.
5374                  */
5375                 /*
5376                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5377                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5378                  *
5379                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5380                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5381                  * page at boot.
5382                  */
5383                 if (found > count)
5384                         return false;
5385         }
5386         return true;
5387 }
5388
5389 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5390 {
5391         struct zone *zone = page_zone(page);
5392         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5393 }
5394
5395 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5396 {
5397         struct zone *zone;
5398         unsigned long flags, pfn;
5399         struct memory_isolate_notify arg;
5400         int notifier_ret;
5401         int ret = -EBUSY;
5402
5403         zone = page_zone(page);
5404
5405         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5406
5407         pfn = page_to_pfn(page);
5408         arg.start_pfn = pfn;
5409         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5410         arg.pages_found = 0;
5411
5412         /*
5413          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5414          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5415          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5416          * number of pages in a range that are held by the balloon
5417          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5418          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5419          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5420          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5421          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5422          */
5423         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5424         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5425         if (notifier_ret)
5426                 goto out;
5427         /*
5428          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5429          * We just check MOVABLE pages.
5430          */
5431         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5432                 ret = 0;
5433
5434         /*
5435          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5436          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5437          */
5438
5439 out:
5440         if (!ret) {
5441                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5442                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5443         }
5444
5445         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5446         if (!ret)
5447                 drain_all_pages();
5448         return ret;
5449 }
5450
5451 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5452 {
5453         struct zone *zone;
5454         unsigned long flags;
5455         zone = page_zone(page);
5456         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5457         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5458                 goto out;
5459         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5460         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5461 out:
5462         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5463 }
5464
5465 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5466 /*
5467  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5468  */
5469 void
5470 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5471 {
5472         struct page *page;
5473         struct zone *zone;
5474         int order, i;
5475         unsigned long pfn;
5476         unsigned long flags;
5477         /* find the first valid pfn */
5478         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5479                 if (pfn_valid(pfn))
5480                         break;
5481         if (pfn == end_pfn)
5482                 return;
5483         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5484         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5485         pfn = start_pfn;
5486         while (pfn < end_pfn) {
5487                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5488                         pfn++;
5489                         continue;
5490                 }
5491                 page = pfn_to_page(pfn);
5492                 BUG_ON(page_count(page));
5493                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5494                 order = page_order(page);
5495 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5496                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5497                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5498 #endif
5499                 list_del(&page->lru);
5500                 rmv_page_order(page);
5501                 zone->free_area[order].nr_free--;
5502                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5503                                       - (1UL << order));
5504                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5505                         SetPageReserved((page+i));
5506                 pfn += (1 << order);
5507         }
5508         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5509 }
5510 #endif
5511
5512 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5513 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5514 {
5515         struct zone *zone = page_zone(page);
5516         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5517         unsigned long flags;
5518         int order;
5519
5520         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5521         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5522                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5523
5524                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5525                         break;
5526         }
5527         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5528
5529         return order < MAX_ORDER;
5530 }
5531 #endif
5532
5533 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5534         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5535         {1UL << PG_error,               "error"         },
5536         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5537         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5538         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5539         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5540         {1UL << PG_active,              "active"        },
5541         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5542         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5543         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5544         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5545         {1UL << PG_private,             "private"       },
5546         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5547         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5548 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5549         {1UL << PG_head,                "head"          },
5550         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5551 #else
5552         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5553 #endif
5554         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5555         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5556         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5557         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5558         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5559 #ifdef CONFIG_MMU
5560         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5561 #endif
5562 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5563         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5564 #endif
5565 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5566         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5567 #endif
5568         {-1UL,                          NULL            },
5569 };
5570
5571 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5572 {
5573         const char *delim = "";
5574         unsigned long mask;
5575         int i;
5576
5577         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5578
5579         /* remove zone id */
5580         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5581
5582         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5583
5584                 mask = pageflag_names[i].mask;
5585                 if ((flags & mask) != mask)
5586                         continue;
5587
5588                 flags &= ~mask;
5589                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5590                 delim = "|";
5591         }
5592
5593         /* check for left over flags */
5594         if (flags)
5595                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5596
5597         printk(")\n");
5598 }
5599
5600 void dump_page(struct page *page)
5601 {
5602         printk(KERN_ALERT
5603                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5604                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5605                 page->mapping, page->index);
5606         dump_page_flags(page->flags);
5607         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5608 }