- Update Xen patches to 3.3-rc5 and c/s 1157.
[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 #ifdef CONFIG_XEN
696         if (PageForeign(page)) {
697                 PageForeignDestructor(page, order);
698                 return false;
699         }
700 #endif
701
702         trace_mm_page_free(page, order);
703         kmemcheck_free_shadow(page, order);
704
705         if (PageAnon(page))
706                 page->mapping = NULL;
707         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
708                 bad += free_pages_check(page + i);
709         if (bad)
710                 return false;
711
712         if (!PageHighMem(page)) {
713                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
714                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
715                                            PAGE_SIZE << order);
716         }
717         arch_free_page(page, order);
718         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
719
720         return true;
721 }
722
723 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
724 {
725         unsigned long flags;
726         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
727
728 #ifdef CONFIG_XEN
729         WARN_ON(PageForeign(page) && wasMlocked);
730 #endif
731         if (!free_pages_prepare(page, order))
732                 return;
733
734         local_irq_save(flags);
735         if (unlikely(wasMlocked))
736                 free_page_mlock(page);
737         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
738         free_one_page(page_zone(page), page, order,
739                                         get_pageblock_migratetype(page));
740         local_irq_restore(flags);
741 }
742
743 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
744 {
745         unsigned int nr_pages = 1 << order;
746         unsigned int loop;
747
748         prefetchw(page);
749         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
750                 struct page *p = &page[loop];
751
752                 if (loop + 1 < nr_pages)
753                         prefetchw(p + 1);
754                 __ClearPageReserved(p);
755                 set_page_count(p, 0);
756         }
757
758         set_page_refcounted(page);
759         __free_pages(page, order);
760 }
761
762
763 /*
764  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
765  * Please do not alter this order without good reasons and regression
766  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
767  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
768  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
769  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
770  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
771  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
772  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
773  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
774  *
775  * -- wli
776  */
777 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
778         int low, int high, struct free_area *area,
779         int migratetype)
780 {
781         unsigned long size = 1 << high;
782
783         while (high > low) {
784                 area--;
785                 high--;
786                 size >>= 1;
787                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
788
789 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
790                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
791                         /*
792                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
793                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
794                          * Corresponding page table entries will not be touched,
795                          * pages will stay not present in virtual address space
796                          */
797                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
798                         set_page_guard_flag(&page[size]);
799                         set_page_private(&page[size], high);
800                         /* Guard pages are not available for any usage */
801                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << high));
802                         continue;
803                 }
804 #endif
805                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
806                 area->nr_free++;
807                 set_page_order(&page[size], high);
808         }
809 }
810
811 /*
812  * This page is about to be returned from the page allocator
813  */
814 static inline int check_new_page(struct page *page)
815 {
816         if (unlikely(page_mapcount(page) |
817                 (page->mapping != NULL)  |
818                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
819                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
820                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
821                 bad_page(page);
822                 return 1;
823         }
824         return 0;
825 }
826
827 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
828 {
829         int i;
830
831         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
832                 struct page *p = page + i;
833                 if (unlikely(check_new_page(p)))
834                         return 1;
835         }
836
837         set_page_private(page, 0);
838         set_page_refcounted(page);
839
840         arch_alloc_page(page, order);
841         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
842
843         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
844                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
845
846         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
847                 prep_compound_page(page, order);
848
849         return 0;
850 }
851
852 /*
853  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
854  * the smallest available page from the freelists
855  */
856 static inline
857 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
858                                                 int migratetype)
859 {
860         unsigned int current_order;
861         struct free_area * area;
862         struct page *page;
863
864         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
865         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
866                 area = &(zone->free_area[current_order]);
867                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
868                         continue;
869
870                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
871                                                         struct page, lru);
872                 list_del(&page->lru);
873                 rmv_page_order(page);
874                 area->nr_free--;
875                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
876                 return page;
877         }
878
879         return NULL;
880 }
881
882
883 /*
884  * This array describes the order lists are fallen back to when
885  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
886  */
887 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
888         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
889         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
890         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
891         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
892 };
893
894 /*
895  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
896  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
897  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
898  */
899 static int move_freepages(struct zone *zone,
900                           struct page *start_page, struct page *end_page,
901                           int migratetype)
902 {
903         struct page *page;
904         unsigned long order;
905         int pages_moved = 0;
906
907 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
908         /*
909          * page_zone is not safe to call in this context when
910          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
911          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
912          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
913          * grouping pages by mobility
914          */
915         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
916 #endif
917
918         for (page = start_page; page <= end_page;) {
919                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
920                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
921
922                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
923                         page++;
924                         continue;
925                 }
926
927                 if (!PageBuddy(page)) {
928                         page++;
929                         continue;
930                 }
931
932                 order = page_order(page);
933                 list_move(&page->lru,
934                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
935                 page += 1 << order;
936                 pages_moved += 1 << order;
937         }
938
939         return pages_moved;
940 }
941
942 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
943                                 int migratetype)
944 {
945         unsigned long start_pfn, end_pfn;
946         struct page *start_page, *end_page;
947
948         start_pfn = page_to_pfn(page);
949         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
950         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
951         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
952         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
953
954         /* Do not cross zone boundaries */
955         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
956                 start_page = page;
957         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
958                 return 0;
959
960         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
961 }
962
963 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
964                                         int start_order, int migratetype)
965 {
966         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
967
968         while (nr_pageblocks--) {
969                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
970                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
971         }
972 }
973
974 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
975 static inline struct page *
976 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
977 {
978         struct free_area * area;
979         int current_order;
980         struct page *page;
981         int migratetype, i;
982
983         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
984         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
985                                                 --current_order) {
986                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
987                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
988
989                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
990                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
991                                 continue;
992
993                         area = &(zone->free_area[current_order]);
994                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
995                                 continue;
996
997                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
998                                         struct page, lru);
999                         area->nr_free--;
1000
1001                         /*
1002                          * If breaking a large block of pages, move all free
1003                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1004                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1005                          * aggressive about taking ownership of free pages
1006                          */
1007                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
1008                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1009                                         page_group_by_mobility_disabled) {
1010                                 unsigned long pages;
1011                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1012                                                                 start_migratetype);
1013
1014                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1015                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1016                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1017                                         set_pageblock_migratetype(page,
1018                                                                 start_migratetype);
1019
1020                                 migratetype = start_migratetype;
1021                         }
1022
1023                         /* Remove the page from the freelists */
1024                         list_del(&page->lru);
1025                         rmv_page_order(page);
1026
1027                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1028                         if (current_order >= pageblock_order)
1029                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1030                                                         start_migratetype);
1031
1032                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1033
1034                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1035                                 start_migratetype, migratetype);
1036
1037                         return page;
1038                 }
1039         }
1040
1041         return NULL;
1042 }
1043
1044 /*
1045  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1046  * Call me with the zone->lock already held.
1047  */
1048 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1049                                                 int migratetype)
1050 {
1051         struct page *page;
1052
1053 retry_reserve:
1054         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1055
1056         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1057                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1058
1059                 /*
1060                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1061                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1062                  * and we want just one call site
1063                  */
1064                 if (!page) {
1065                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1066                         goto retry_reserve;
1067                 }
1068         }
1069
1070         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1071         return page;
1072 }
1073
1074 /* 
1075  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1076  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1077  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1078  */
1079 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1080                         unsigned long count, struct list_head *list,
1081                         int migratetype, int cold)
1082 {
1083         int i;
1084         
1085         spin_lock(&zone->lock);
1086         for (i = 0; i < count; ++i) {
1087                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1088                 if (unlikely(page == NULL))
1089                         break;
1090
1091                 /*
1092                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1093                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1094                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1095                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1096                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1097                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1098                  * properly.
1099                  */
1100                 if (likely(cold == 0))
1101                         list_add(&page->lru, list);
1102                 else
1103                         list_add_tail(&page->lru, list);
1104                 set_page_private(page, migratetype);
1105                 list = &page->lru;
1106         }
1107         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1108         spin_unlock(&zone->lock);
1109         return i;
1110 }
1111
1112 #ifdef CONFIG_NUMA
1113 /*
1114  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1115  * currently executing processor on remote nodes after they have
1116  * expired.
1117  *
1118  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1119  * a single processor.
1120  */
1121 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1122 {
1123         unsigned long flags;
1124         int to_drain;
1125
1126         local_irq_save(flags);
1127         if (pcp->count >= pcp->batch)
1128                 to_drain = pcp->batch;
1129         else
1130                 to_drain = pcp->count;
1131         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1132         pcp->count -= to_drain;
1133         local_irq_restore(flags);
1134 }
1135 #endif
1136
1137 /*
1138  * Drain pages of the indicated processor.
1139  *
1140  * The processor must either be the current processor and the
1141  * thread pinned to the current processor or a processor that
1142  * is not online.
1143  */
1144 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1145 {
1146         unsigned long flags;
1147         struct zone *zone;
1148
1149         for_each_populated_zone(zone) {
1150                 struct per_cpu_pageset *pset;
1151                 struct per_cpu_pages *pcp;
1152
1153                 local_irq_save(flags);
1154                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1155
1156                 pcp = &pset->pcp;
1157                 if (pcp->count) {
1158                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1159                         pcp->count = 0;
1160                 }
1161                 local_irq_restore(flags);
1162         }
1163 }
1164
1165 /*
1166  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1167  */
1168 void drain_local_pages(void *arg)
1169 {
1170         drain_pages(smp_processor_id());
1171 }
1172
1173 /*
1174  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1175  */
1176 void drain_all_pages(void)
1177 {
1178         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1179 }
1180
1181 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1182
1183 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1184 {
1185         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1186         unsigned long flags;
1187         int order, t;
1188         struct list_head *curr;
1189
1190         if (!zone->spanned_pages)
1191                 return;
1192
1193         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1194
1195         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1196         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1197                 if (pfn_valid(pfn)) {
1198                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1199
1200                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1201                                 swsusp_unset_page_free(page);
1202                 }
1203
1204         for_each_migratetype_order(order, t) {
1205                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1206                         unsigned long i;
1207
1208                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1209                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1210                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1211                 }
1212         }
1213         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1214 }
1215 #endif /* CONFIG_PM */
1216
1217 /*
1218  * Free a 0-order page
1219  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1220  */
1221 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1222 {
1223         struct zone *zone = page_zone(page);
1224         struct per_cpu_pages *pcp;
1225         unsigned long flags;
1226         int migratetype;
1227         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1228
1229 #ifdef CONFIG_XEN
1230         WARN_ON(PageForeign(page) && wasMlocked);
1231 #endif
1232         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1233                 return;
1234
1235         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1236         set_page_private(page, migratetype);
1237         local_irq_save(flags);
1238         if (unlikely(wasMlocked))
1239                 free_page_mlock(page);
1240         __count_vm_event(PGFREE);
1241
1242         /*
1243          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1244          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1245          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1246          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1247          * excessively into the page allocator
1248          */
1249         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1250                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1251                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1252                         goto out;
1253                 }
1254                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1255         }
1256
1257         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1258         if (cold)
1259                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1260         else
1261                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1262         pcp->count++;
1263         if (pcp->count >= pcp->high) {
1264                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1265                 pcp->count -= pcp->batch;
1266         }
1267
1268 out:
1269         local_irq_restore(flags);
1270 }
1271
1272 /*
1273  * Free a list of 0-order pages
1274  */
1275 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1276 {
1277         struct page *page, *next;
1278
1279         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1280                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1281                 free_hot_cold_page(page, cold);
1282         }
1283 }
1284
1285 /*
1286  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1287  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1288  * Each sub-page must be freed individually.
1289  *
1290  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1291  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1292  */
1293 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1294 {
1295         int i;
1296
1297         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1298         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1299
1300 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1301         /*
1302          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1303          * otherwise free the whole shadow.
1304          */
1305         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1306                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1307 #endif
1308
1309         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1310                 set_page_refcounted(page + i);
1311 }
1312
1313 /*
1314  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1315  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1316  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1317  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1318  * are enabled.
1319  *
1320  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1321  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1322  */
1323 int split_free_page(struct page *page)
1324 {
1325         unsigned int order;
1326         unsigned long watermark;
1327         struct zone *zone;
1328
1329         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1330
1331         zone = page_zone(page);
1332         order = page_order(page);
1333
1334         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1335         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1336         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1337                 return 0;
1338
1339         /* Remove page from free list */
1340         list_del(&page->lru);
1341         zone->free_area[order].nr_free--;
1342         rmv_page_order(page);
1343         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1344
1345         /* Split into individual pages */
1346         set_page_refcounted(page);
1347         split_page(page, order);
1348
1349         if (order >= pageblock_order - 1) {
1350                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1351                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1352                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1353         }
1354
1355         return 1 << order;
1356 }
1357
1358 /*
1359  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1360  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1361  * or two.
1362  */
1363 static inline
1364 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1365                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1366                         int migratetype)
1367 {
1368         unsigned long flags;
1369         struct page *page;
1370         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1371
1372 again:
1373         if (likely(order == 0)) {
1374                 struct per_cpu_pages *pcp;
1375                 struct list_head *list;
1376
1377                 local_irq_save(flags);
1378                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1379                 list = &pcp->lists[migratetype];
1380                 if (list_empty(list)) {
1381                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1382                                         pcp->batch, list,
1383                                         migratetype, cold);
1384                         if (unlikely(list_empty(list)))
1385                                 goto failed;
1386                 }
1387
1388                 if (cold)
1389                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1390                 else
1391                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1392
1393                 list_del(&page->lru);
1394                 pcp->count--;
1395         } else {
1396                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1397                         /*
1398                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1399                          *
1400                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1401                          * properly detect and handle allocation failures.
1402                          *
1403                          * We most definitely don't want callers attempting to
1404                          * allocate greater than order-1 page units with
1405                          * __GFP_NOFAIL.
1406                          */
1407                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1408                 }
1409                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1410                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1411                 spin_unlock(&zone->lock);
1412                 if (!page)
1413                         goto failed;
1414                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1415         }
1416
1417         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1418         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1419         local_irq_restore(flags);
1420
1421         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1422         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1423                 goto again;
1424         return page;
1425
1426 failed:
1427         local_irq_restore(flags);
1428         return NULL;
1429 }
1430
1431 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1432 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1433 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1434 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1435 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1436
1437 /* Mask to get the watermark bits */
1438 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1439
1440 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1441 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1442 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1443
1444 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1445
1446 static struct {
1447         struct fault_attr attr;
1448
1449         u32 ignore_gfp_highmem;
1450         u32 ignore_gfp_wait;
1451         u32 min_order;
1452 } fail_page_alloc = {
1453         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1454         .ignore_gfp_wait = 1,
1455         .ignore_gfp_highmem = 1,
1456         .min_order = 1,
1457 };
1458
1459 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1460 {
1461         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1462 }
1463 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1464
1465 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1466 {
1467         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1468                 return 0;
1469         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1470                 return 0;
1471         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1472                 return 0;
1473         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1474                 return 0;
1475
1476         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1477 }
1478
1479 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1480
1481 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1482 {
1483         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1484         struct dentry *dir;
1485
1486         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1487                                         &fail_page_alloc.attr);
1488         if (IS_ERR(dir))
1489                 return PTR_ERR(dir);
1490
1491         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1492                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1493                 goto fail;
1494         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1495                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1496                 goto fail;
1497         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1498                                 &fail_page_alloc.min_order))
1499                 goto fail;
1500
1501         return 0;
1502 fail:
1503         debugfs_remove_recursive(dir);
1504
1505         return -ENOMEM;
1506 }
1507
1508 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1509
1510 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1511
1512 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1513
1514 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1515 {
1516         return 0;
1517 }
1518
1519 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1520
1521 /*
1522  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1523  * of the allocation.
1524  */
1525 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1526                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1527 {
1528         /* free_pages my go negative - that's OK */
1529         long min = mark;
1530         int o;
1531
1532         free_pages -= (1 << order) - 1;
1533         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1534                 min -= min / 2;
1535         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1536                 min -= min / 4;
1537
1538         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1539                 return false;
1540         for (o = 0; o < order; o++) {
1541                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1542                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1543
1544                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1545                 min >>= 1;
1546
1547                 if (free_pages <= min)
1548                         return false;
1549         }
1550         return true;
1551 }
1552
1553 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1554                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1555 {
1556         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1557                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1558 }
1559
1560 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1561                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1562 {
1563         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1564
1565         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1566                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1567
1568         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1569                                                                 free_pages);
1570 }
1571
1572 #ifdef CONFIG_NUMA
1573 /*
1574  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1575  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1576  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1577  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1578  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1579  *
1580  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1581  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1582  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1583  *
1584  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1585  * nothing and returns NULL.
1586  *
1587  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1588  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1589  *
1590  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1591  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1592  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1593  * quickly as we can.
1594  */
1595 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1596 {
1597         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1598         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1599
1600         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1601         if (!zlc)
1602                 return NULL;
1603
1604         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1605                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1606                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1607         }
1608
1609         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1610                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1611                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1612         return allowednodes;
1613 }
1614
1615 /*
1616  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1617  * if it is worth looking at further for free memory:
1618  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1619  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1620  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1621  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1622  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1623  * else return false (zero) if it is not.
1624  *
1625  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1626  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1627  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1628  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1629  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1630  * into the second scan of the zonelist.
1631  *
1632  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1633  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1634  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1635  * unturned looking for a free page.
1636  */
1637 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1638                                                 nodemask_t *allowednodes)
1639 {
1640         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1641         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1642         int n;                          /* node that zone *z is on */
1643
1644         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1645         if (!zlc)
1646                 return 1;
1647
1648         i = z - zonelist->_zonerefs;
1649         n = zlc->z_to_n[i];
1650
1651         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1652         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1653 }
1654
1655 /*
1656  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1657  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1658  * from that zone don't waste time re-examining it.
1659  */
1660 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1661 {
1662         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1663         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1664
1665         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1666         if (!zlc)
1667                 return;
1668
1669         i = z - zonelist->_zonerefs;
1670
1671         set_bit(i, zlc->fullzones);
1672 }
1673
1674 /*
1675  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1676  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1677  */
1678 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1679 {
1680         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1681
1682         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1683         if (!zlc)
1684                 return;
1685
1686         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1687 }
1688
1689 #else   /* CONFIG_NUMA */
1690
1691 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1692 {
1693         return NULL;
1694 }
1695
1696 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1697                                 nodemask_t *allowednodes)
1698 {
1699         return 1;
1700 }
1701
1702 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1703 {
1704 }
1705
1706 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1707 {
1708 }
1709 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1710
1711 /*
1712  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1713  * a page.
1714  */
1715 static struct page *
1716 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1717                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1718                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1719 {
1720         struct zoneref *z;
1721         struct page *page = NULL;
1722         int classzone_idx;
1723         struct zone *zone;
1724         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1725         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1726         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1727
1728         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1729 zonelist_scan:
1730         /*
1731          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1732          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1733          */
1734         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1735                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1736                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1737                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1738                                 continue;
1739                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1740                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1741                                 continue;
1742                 /*
1743                  * When allocating a page cache page for writing, we
1744                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1745                  * limit, such that no single zone holds more than its
1746                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1747                  * The dirty limits take into account the zone's
1748                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1749                  * should be able to balance it without having to
1750                  * write pages from its LRU list.
1751                  *
1752                  * This may look like it could increase pressure on
1753                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1754                  * before they are full.  But the pages that do spill
1755                  * over are limited as the lower zones are protected
1756                  * by this very same mechanism.  It should not become
1757                  * a practical burden to them.
1758                  *
1759                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1760                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1761                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1762                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1763                  * zones are together not big enough to reach the
1764                  * global limit.  The proper fix for these situations
1765                  * will require awareness of zones in the
1766                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1767                  */
1768                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1769                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1770                         goto this_zone_full;
1771
1772                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1773                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1774                         unsigned long mark;
1775                         int ret;
1776
1777                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1778                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1779                                     classzone_idx, alloc_flags))
1780                                 goto try_this_zone;
1781
1782                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1783                                 /*
1784                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1785                                  * and before considering the first zone allowed
1786                                  * by the cpuset.
1787                                  */
1788                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1789                                 zlc_active = 1;
1790                                 did_zlc_setup = 1;
1791                         }
1792
1793                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1794                                 goto this_zone_full;
1795
1796                         /*
1797                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1798                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1799                          */
1800                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1801                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1802                                 continue;
1803
1804                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1805                         switch (ret) {
1806                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1807                                 /* did not scan */
1808                                 continue;
1809                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1810                                 /* scanned but unreclaimable */
1811                                 continue;
1812                         default:
1813                                 /* did we reclaim enough */
1814                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1815                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1816                                         goto this_zone_full;
1817                         }
1818                 }
1819
1820 try_this_zone:
1821                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1822                                                 gfp_mask, migratetype);
1823                 if (page)
1824                         break;
1825 this_zone_full:
1826                 if (NUMA_BUILD)
1827                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1828         }
1829
1830         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1831                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1832                 zlc_active = 0;
1833                 goto zonelist_scan;
1834         }
1835         return page;
1836 }
1837
1838 /*
1839  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1840  * meminfo in irq context.
1841  */
1842 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1843 {
1844         bool ret = false;
1845
1846 #if NODES_SHIFT > 8
1847         ret = in_interrupt();
1848 #endif
1849         return ret;
1850 }
1851
1852 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1853                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1854                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1855
1856 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1857 {
1858         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1859
1860         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1861             debug_guardpage_minorder() > 0)
1862                 return;
1863
1864         /*
1865          * This documents exceptions given to allocations in certain
1866          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1867          * of allowed nodes.
1868          */
1869         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1870                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1871                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1872                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1873         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1874                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1875
1876         if (fmt) {
1877                 struct va_format vaf;
1878                 va_list args;
1879
1880                 va_start(args, fmt);
1881
1882                 vaf.fmt = fmt;
1883                 vaf.va = &args;
1884
1885                 pr_warn("%pV", &vaf);
1886
1887                 va_end(args);
1888         }
1889
1890         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT)) {
1891                 pr_info("The following is only an harmless informational message.\n");
1892                 pr_info("Unless you get a _continuous_flood_ of these messages it means\n");
1893                 pr_info("everything is working fine. Allocations from irqs cannot be\n");
1894                 pr_info("perfectly reliable and the kernel is designed to handle that.\n");
1895         }
1896         pr_info("%s: page allocation failure. order:%d, mode:0x%x\n",
1897                 current->comm, order, gfp_mask);
1898
1899         dump_stack();
1900         if (!should_suppress_show_mem())
1901                 show_mem(filter);
1902 }
1903
1904 static inline int
1905 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1906                                 unsigned long did_some_progress,
1907                                 unsigned long pages_reclaimed)
1908 {
1909         /* Do not loop if specifically requested */
1910         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1911                 return 0;
1912
1913         /* Always retry if specifically requested */
1914         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1915                 return 1;
1916
1917         /*
1918          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
1919          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
1920          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
1921          */
1922         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
1923                 return 0;
1924
1925         /*
1926          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1927          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1928          * implementations.
1929          */
1930         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1931                 return 1;
1932
1933         /*
1934          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1935          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1936          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1937          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1938          * allocation still fails, we stop retrying.
1939          */
1940         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1941                 return 1;
1942
1943         return 0;
1944 }
1945
1946 static inline struct page *
1947 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1948         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1949         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1950         int migratetype)
1951 {
1952         struct page *page;
1953
1954         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1955         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1956                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1957                 return NULL;
1958         }
1959
1960         /*
1961          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1962          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1963          * we're still under heavy pressure.
1964          */
1965         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1966                 order, zonelist, high_zoneidx,
1967                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1968                 preferred_zone, migratetype);
1969         if (page)
1970                 goto out;
1971
1972         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1973                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1974                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1975                         goto out;
1976                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1977                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1978                         goto out;
1979                 /*
1980                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1981                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1982                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1983                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1984                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1985                  */
1986                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1987                         goto out;
1988         }
1989         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1990         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1991
1992 out:
1993         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1994         return page;
1995 }
1996
1997 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1998 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1999 static struct page *
2000 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2001         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2002         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2003         int migratetype, bool sync_migration,
2004         bool *deferred_compaction,
2005         unsigned long *did_some_progress)
2006 {
2007         struct page *page;
2008
2009         if (!order)
2010                 return NULL;
2011
2012         if (compaction_deferred(preferred_zone)) {
2013                 *deferred_compaction = true;
2014                 return NULL;
2015         }
2016
2017         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2018         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2019                                                 nodemask, sync_migration);
2020         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2021         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2022
2023                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2024                 drain_pages(get_cpu());
2025                 put_cpu();
2026
2027                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2028                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2029                                 alloc_flags, preferred_zone,
2030                                 migratetype);
2031                 if (page) {
2032                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2033                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2034                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2035                         return page;
2036                 }
2037
2038                 /*
2039                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2040                  * The most likely reason is that pages exist,
2041                  * but not enough to satisfy watermarks.
2042                  */
2043                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2044
2045                 /*
2046                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2047                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2048                  */
2049                 if (sync_migration)
2050                         defer_compaction(preferred_zone);
2051
2052                 cond_resched();
2053         }
2054
2055         return NULL;
2056 }
2057 #else
2058 static inline struct page *
2059 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2060         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2061         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2062         int migratetype, bool sync_migration,
2063         bool *deferred_compaction,
2064         unsigned long *did_some_progress)
2065 {
2066         return NULL;
2067 }
2068 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2069
2070 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2071 static inline struct page *
2072 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2073         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2074         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2075         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2076 {
2077         struct page *page = NULL;
2078         struct reclaim_state reclaim_state;
2079         bool drained = false;
2080
2081         cond_resched();
2082
2083         /* We now go into synchronous reclaim */
2084         cpuset_memory_pressure_bump();
2085         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2086         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2087         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2088         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2089
2090         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2091
2092         current->reclaim_state = NULL;
2093         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2094         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2095
2096         cond_resched();
2097
2098         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2099                 return NULL;
2100
2101         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2102         if (NUMA_BUILD)
2103                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2104
2105 retry:
2106         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2107                                         zonelist, high_zoneidx,
2108                                         alloc_flags, preferred_zone,
2109                                         migratetype);
2110
2111         /*
2112          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2113          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2114          */
2115         if (!page && !drained) {
2116                 drain_all_pages();
2117                 drained = true;
2118                 goto retry;
2119         }
2120
2121         return page;
2122 }
2123
2124 /*
2125  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2126  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2127  */
2128 static inline struct page *
2129 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2130         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2131         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2132         int migratetype)
2133 {
2134         struct page *page;
2135
2136         do {
2137                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2138                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2139                         preferred_zone, migratetype);
2140
2141                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2142                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2143         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2144
2145         return page;
2146 }
2147
2148 static inline
2149 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2150                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2151                                                 enum zone_type classzone_idx)
2152 {
2153         struct zoneref *z;
2154         struct zone *zone;
2155
2156         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2157                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2158 }
2159
2160 static inline int
2161 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2162 {
2163         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2164         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2165
2166         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2167         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2168
2169         /*
2170          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2171          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2172          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2173          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2174          */
2175         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2176
2177         if (!wait) {
2178                 /*
2179                  * Not worth trying to allocate harder for
2180                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2181                  */
2182                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2183                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2184                 /*
2185                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2186                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2187                  */
2188                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2189         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2190                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2191
2192         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2193                 if (!in_interrupt() &&
2194                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2195                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2196                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2197         }
2198
2199         return alloc_flags;
2200 }
2201
2202 static inline struct page *
2203 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2204         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2205         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2206         int migratetype)
2207 {
2208         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2209         struct page *page = NULL;
2210         int alloc_flags;
2211         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2212         unsigned long did_some_progress;
2213         bool sync_migration = false;
2214         bool deferred_compaction = false;
2215
2216         /*
2217          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2218          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2219          * be using allocators in order of preference for an area that is
2220          * too large.
2221          */
2222         if (order >= MAX_ORDER) {
2223                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2224                 return NULL;
2225         }
2226
2227         /*
2228          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2229          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2230          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2231          * using a larger set of nodes after it has established that the
2232          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2233          * over allocated.
2234          */
2235         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2236                 goto nopage;
2237
2238 restart:
2239         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2240                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2241                                                 zone_idx(preferred_zone));
2242
2243         /*
2244          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2245          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2246          * to how we want to proceed.
2247          */
2248         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2249
2250         /*
2251          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2252          * cpusets.
2253          */
2254         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2255                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2256                                         &preferred_zone);
2257
2258 rebalance:
2259         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2260         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2261                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2262                         preferred_zone, migratetype);
2263         if (page)
2264                 goto got_pg;
2265
2266         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2267         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2268                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2269                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2270                                 preferred_zone, migratetype);
2271                 if (page)
2272                         goto got_pg;
2273         }
2274
2275         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2276         if (!wait)
2277                 goto nopage;
2278
2279         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2280         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2281                 goto nopage;
2282
2283         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2284         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2285                 goto nopage;
2286
2287         /*
2288          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2289          * attempts after direct reclaim are synchronous
2290          */
2291         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2292                                         zonelist, high_zoneidx,
2293                                         nodemask,
2294                                         alloc_flags, preferred_zone,
2295                                         migratetype, sync_migration,
2296                                         &deferred_compaction,
2297                                         &did_some_progress);
2298         if (page)
2299                 goto got_pg;
2300         sync_migration = true;
2301
2302         /*
2303          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2304          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2305          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2306          * allocation now instead of entering direct reclaim
2307          */
2308         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2309                 goto nopage;
2310
2311         /* Try direct reclaim and then allocating */
2312         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2313                                         zonelist, high_zoneidx,
2314                                         nodemask,
2315                                         alloc_flags, preferred_zone,
2316                                         migratetype, &did_some_progress);
2317         if (page)
2318                 goto got_pg;
2319
2320         /*
2321          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2322          * running out of options and have to consider going OOM
2323          */
2324         if (!did_some_progress) {
2325                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2326                         if (oom_killer_disabled)
2327                                 goto nopage;
2328                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2329                                         zonelist, high_zoneidx,
2330                                         nodemask, preferred_zone,
2331                                         migratetype);
2332                         if (page)
2333                                 goto got_pg;
2334
2335                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2336                                 /*
2337                                  * The oom killer is not called for high-order
2338                                  * allocations that may fail, so if no progress
2339                                  * is being made, there are no other options and
2340                                  * retrying is unlikely to help.
2341                                  */
2342                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2343                                         goto nopage;
2344                                 /*
2345                                  * The oom killer is not called for lowmem
2346                                  * allocations to prevent needlessly killing
2347                                  * innocent tasks.
2348                                  */
2349                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2350                                         goto nopage;
2351                         }
2352
2353                         goto restart;
2354                 }
2355         }
2356
2357         /* Check if we should retry the allocation */
2358         pages_reclaimed += did_some_progress;
2359         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2360                                                 pages_reclaimed)) {
2361                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2362                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2363                 goto rebalance;
2364         } else {
2365                 /*
2366                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2367                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2368                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2369                  */
2370                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2371                                         zonelist, high_zoneidx,
2372                                         nodemask,
2373                                         alloc_flags, preferred_zone,
2374                                         migratetype, sync_migration,
2375                                         &deferred_compaction,
2376                                         &did_some_progress);
2377                 if (page)
2378                         goto got_pg;
2379         }
2380
2381 nopage:
2382         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2383         return page;
2384 got_pg:
2385         if (kmemcheck_enabled)
2386                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2387         return page;
2388
2389 }
2390
2391 /*
2392  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2393  */
2394 struct page *
2395 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2396                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2397 {
2398         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2399         struct zone *preferred_zone;
2400         struct page *page;
2401         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2402
2403         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2404
2405         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2406
2407         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2408
2409         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2410                 return NULL;
2411
2412         /*
2413          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2414          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2415          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2416          */
2417         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2418                 return NULL;
2419
2420         get_mems_allowed();
2421         /* The preferred zone is used for statistics later */
2422         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2423                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2424                                 &preferred_zone);
2425         if (!preferred_zone) {
2426                 put_mems_allowed();
2427                 return NULL;
2428         }
2429
2430         /* First allocation attempt */
2431         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2432                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2433                         preferred_zone, migratetype);
2434         if (unlikely(!page))
2435                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2436                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2437                                 preferred_zone, migratetype);
2438         put_mems_allowed();
2439
2440         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2441         return page;
2442 }
2443 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2444
2445 /*
2446  * Common helper functions.
2447  */
2448 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2449 {
2450         struct page *page;
2451
2452         /*
2453          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2454          * a highmem page
2455          */
2456         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2457
2458         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2459         if (!page)
2460                 return 0;
2461         return (unsigned long) page_address(page);
2462 }
2463 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2464
2465 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2466 {
2467         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2468 }
2469 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2470
2471 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2472 {
2473         if (put_page_testzero(page)) {
2474                 if (order == 0)
2475                         free_hot_cold_page(page, 0);
2476                 else
2477                         __free_pages_ok(page, order);
2478         }
2479 }
2480
2481 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2482
2483 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2484 {
2485         if (addr != 0) {
2486                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2487                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2488         }
2489 }
2490
2491 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2492
2493 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2494 {
2495         if (addr) {
2496                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2497                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2498
2499                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2500                 while (used < alloc_end) {
2501                         free_page(used);
2502                         used += PAGE_SIZE;
2503                 }
2504         }
2505         return (void *)addr;
2506 }
2507
2508 /**
2509  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2510  * @size: the number of bytes to allocate
2511  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2512  *
2513  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2514  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2515  * allocate memory in power-of-two pages.
2516  *
2517  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2518  *
2519  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2520  */
2521 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2522 {
2523         unsigned int order = get_order(size);
2524         unsigned long addr;
2525
2526         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2527         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2528 }
2529 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2530
2531 /**
2532  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2533  *                         pages on a node.
2534  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2535  * @size: the number of bytes to allocate
2536  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2537  *
2538  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2539  * back.
2540  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2541  * but is not exact.
2542  */
2543 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2544 {
2545         unsigned order = get_order(size);
2546         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2547         if (!p)
2548                 return NULL;
2549         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2550 }
2551 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2552
2553 /**
2554  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2555  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2556  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2557  *
2558  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2559  */
2560 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2561 {
2562         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2563         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2564
2565         while (addr < end) {
2566                 free_page(addr);
2567                 addr += PAGE_SIZE;
2568         }
2569 }
2570 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2571
2572 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2573 {
2574         struct zoneref *z;
2575         struct zone *zone;
2576
2577         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2578         unsigned int sum = 0;
2579
2580         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2581
2582         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2583                 unsigned long size = zone->present_pages;
2584                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2585                 if (size > high)
2586                         sum += size - high;
2587         }
2588
2589         return sum;
2590 }
2591
2592 /*
2593  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2594  */
2595 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2596 {
2597         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2598 }
2599 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2600
2601 /*
2602  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2603  */
2604 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2605 {
2606         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2607 }
2608
2609 static inline void show_node(struct zone *zone)
2610 {
2611         if (NUMA_BUILD)
2612                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2613 }
2614
2615 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2616 {
2617         val->totalram = totalram_pages;
2618         val->sharedram = 0;
2619         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2620         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2621         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2622         val->freehigh = nr_free_highpages();
2623         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2624 }
2625
2626 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2627
2628 #ifdef CONFIG_NUMA
2629 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2630 {
2631         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2632
2633         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2634         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2635 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2636         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2637         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2638                         NR_FREE_PAGES);
2639 #else
2640         val->totalhigh = 0;
2641         val->freehigh = 0;
2642 #endif
2643         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2644 }
2645 #endif
2646
2647 /*
2648  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2649  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2650  */
2651 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2652 {
2653         bool ret = false;
2654
2655         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2656                 goto out;
2657
2658         get_mems_allowed();
2659         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2660         put_mems_allowed();
2661 out:
2662         return ret;
2663 }
2664
2665 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2666
2667 /*
2668  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2669  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2670  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2671  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2672  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2673  */
2674 void show_free_areas(unsigned int filter)
2675 {
2676         int cpu;
2677         struct zone *zone;
2678
2679         for_each_populated_zone(zone) {
2680                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2681                         continue;
2682                 show_node(zone);
2683                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2684
2685                 for_each_online_cpu(cpu) {
2686                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2687
2688                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2689
2690                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2691                                cpu, pageset->pcp.high,
2692                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2693                 }
2694         }
2695
2696         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2697                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2698                 " unevictable:%lu"
2699                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2700                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2701                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2702                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2703                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2704                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2705                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2706                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2707                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2708                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2709                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2710                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2711                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2712                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2713                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2714                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2715                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2716                 global_page_state(NR_SHMEM),
2717                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2718                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2719
2720         for_each_populated_zone(zone) {
2721                 int i;
2722
2723                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2724                         continue;
2725                 show_node(zone);
2726                 printk("%s"
2727                         " free:%lukB"
2728                         " min:%lukB"
2729                         " low:%lukB"
2730                         " high:%lukB"
2731                         " active_anon:%lukB"
2732                         " inactive_anon:%lukB"
2733                         " active_file:%lukB"
2734                         " inactive_file:%lukB"
2735                         " unevictable:%lukB"
2736                         " isolated(anon):%lukB"
2737                         " isolated(file):%lukB"
2738                         " present:%lukB"
2739                         " mlocked:%lukB"
2740                         " dirty:%lukB"
2741                         " writeback:%lukB"
2742                         " mapped:%lukB"
2743                         " shmem:%lukB"
2744                         " slab_reclaimable:%lukB"
2745                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2746                         " kernel_stack:%lukB"
2747                         " pagetables:%lukB"
2748                         " unstable:%lukB"
2749                         " bounce:%lukB"
2750                         " writeback_tmp:%lukB"
2751                         " pages_scanned:%lu"
2752                         " all_unreclaimable? %s"
2753                         "\n",
2754                         zone->name,
2755                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2756                         K(min_wmark_pages(zone)),
2757                         K(low_wmark_pages(zone)),
2758                         K(high_wmark_pages(zone)),
2759                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2760                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2761                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2762                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2763                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2764                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2765                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2766                         K(zone->present_pages),
2767                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2768                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2769                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2770                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2771                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2772                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2773                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2774                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2775                                 THREAD_SIZE / 1024,
2776                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2777                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2778                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2779                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2780                         zone->pages_scanned,
2781                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2782                         );
2783                 printk("lowmem_reserve[]:");
2784                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2785                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2786                 printk("\n");
2787         }
2788
2789         for_each_populated_zone(zone) {
2790                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2791
2792                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2793                         continue;
2794                 show_node(zone);
2795                 printk("%s: ", zone->name);
2796
2797                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2798                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2799                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2800                         total += nr[order] << order;
2801                 }
2802                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2803                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2804                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2805                 printk("= %lukB\n", K(total));
2806         }
2807
2808         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2809
2810         show_swap_cache_info();
2811 }
2812
2813 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2814 {
2815         zoneref->zone = zone;
2816         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2817 }
2818
2819 /*
2820  * Builds allocation fallback zone lists.
2821  *
2822  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2823  */
2824 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2825                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2826 {
2827         struct zone *zone;
2828
2829         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2830         zone_type++;
2831
2832         do {
2833                 zone_type--;
2834                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2835                 if (populated_zone(zone)) {
2836                         zoneref_set_zone(zone,
2837                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2838                         check_highest_zone(zone_type);
2839                 }
2840
2841         } while (zone_type);
2842         return nr_zones;
2843 }
2844
2845
2846 /*
2847  *  zonelist_order:
2848  *  0 = automatic detection of better ordering.
2849  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2850  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2851  *
2852  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2853  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2854  */
2855 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2856 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2857 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2858
2859 /* zonelist order in the kernel.
2860  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2861  */
2862 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2863 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2864
2865
2866 #ifdef CONFIG_NUMA
2867 /* The value user specified ....changed by config */
2868 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2869 /* string for sysctl */
2870 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2871 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2872
2873 /*
2874  * interface for configure zonelist ordering.
2875  * command line option "numa_zonelist_order"
2876  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2877  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2878  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2879  */
2880
2881 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2882 {
2883         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2884                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2885         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2886                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2887         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2888                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2889         } else {
2890                 printk(KERN_WARNING
2891                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2892                         "%s\n", s);
2893                 return -EINVAL;
2894         }
2895         return 0;
2896 }
2897
2898 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2899 {
2900         int ret;
2901
2902         if (!s)
2903                 return 0;
2904
2905         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2906         if (ret == 0)
2907                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2908
2909         return ret;
2910 }
2911 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2912
2913 /*
2914  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2915  */
2916 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2917                 void __user *buffer, size_t *length,
2918                 loff_t *ppos)
2919 {
2920         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2921         int ret;
2922         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2923
2924         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2925         if (write)
2926                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2927         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2928         if (ret)
2929                 goto out;
2930         if (write) {
2931                 int oldval = user_zonelist_order;
2932                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2933                         /*
2934                          * bogus value.  restore saved string
2935                          */
2936                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2937                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2938                         user_zonelist_order = oldval;
2939                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2940                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2941                         build_all_zonelists(NULL);
2942                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2943                 }
2944         }
2945 out:
2946         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2947         return ret;
2948 }
2949
2950
2951 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2952 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2953
2954 /**
2955  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2956  * @node: node whose fallback list we're appending
2957  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2958  *
2959  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2960  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2961  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2962  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2963  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2964  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2965  * on them otherwise.
2966  * It returns -1 if no node is found.
2967  */
2968 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2969 {
2970         int n, val;
2971         int min_val = INT_MAX;
2972         int best_node = -1;
2973         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2974
2975         /* Use the local node if we haven't already */
2976         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2977                 node_set(node, *used_node_mask);
2978                 return node;
2979         }
2980
2981         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2982
2983                 /* Don't want a node to appear more than once */
2984                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2985                         continue;
2986
2987                 /* Use the distance array to find the distance */
2988                 val = node_distance(node, n);
2989
2990                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2991                 val += (n < node);
2992
2993                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2994                 tmp = cpumask_of_node(n);
2995                 if (!cpumask_empty(tmp))
2996                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2997
2998                 /* Slight preference for less loaded node */
2999                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3000                 val += node_load[n];
3001
3002                 if (val < min_val) {
3003                         min_val = val;
3004                         best_node = n;
3005                 }
3006         }
3007
3008         if (best_node >= 0)
3009                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3010
3011         return best_node;
3012 }
3013
3014
3015 /*
3016  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3017  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3018  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3019  */
3020 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3021 {
3022         int j;
3023         struct zonelist *zonelist;
3024
3025         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3026         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3027                 ;
3028         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3029                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3030         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3031         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3032 }
3033
3034 /*
3035  * Build gfp_thisnode zonelists
3036  */
3037 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3038 {
3039         int j;
3040         struct zonelist *zonelist;
3041
3042         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3043         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3044         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3045         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3046 }
3047
3048 /*
3049  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3050  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3051  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3052  * may still exist in local DMA zone.
3053  */
3054 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3055
3056 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3057 {
3058         int pos, j, node;
3059         int zone_type;          /* needs to be signed */
3060         struct zone *z;
3061         struct zonelist *zonelist;
3062
3063         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3064         pos = 0;
3065         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3066                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3067                         node = node_order[j];
3068                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3069                         if (populated_zone(z)) {
3070                                 zoneref_set_zone(z,
3071                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3072                                 check_highest_zone(zone_type);
3073                         }
3074                 }
3075         }
3076         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3077         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3078 }
3079
3080 static int default_zonelist_order(void)
3081 {
3082         int nid, zone_type;
3083         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3084         struct zone *z;
3085         int average_size;
3086         /*
3087          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3088          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3089          * into OOM very easily.
3090          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3091          */
3092         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3093         low_kmem_size = 0;
3094         total_size = 0;
3095         for_each_online_node(nid) {
3096                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3097                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3098                         if (populated_zone(z)) {
3099                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3100                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3101                                 total_size += z->present_pages;
3102                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3103                                 /*
3104                                  * If any node has only lowmem, then node order
3105                                  * is preferred to allow kernel allocations
3106                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3107                                  * on other nodes when there is an abundance of
3108                                  * lowmem available to allocate from.
3109                                  */
3110                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3111                         }
3112                 }
3113         }
3114         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3115             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3116                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3117         /*
3118          * look into each node's config.
3119          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3120          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3121          */
3122         average_size = total_size /
3123                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3124         for_each_online_node(nid) {
3125                 low_kmem_size = 0;
3126                 total_size = 0;
3127                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3128                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3129                         if (populated_zone(z)) {
3130                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3131                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3132                                 total_size += z->present_pages;
3133                         }
3134                 }
3135                 if (low_kmem_size &&
3136                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3137                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3138                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3139         }
3140         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3141 }
3142
3143 static void set_zonelist_order(void)
3144 {
3145         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3146                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3147         else
3148                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3149 }
3150
3151 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3152 {
3153         int j, node, load;
3154         enum zone_type i;
3155         nodemask_t used_mask;
3156         int local_node, prev_node;
3157         struct zonelist *zonelist;
3158         int order = current_zonelist_order;
3159
3160         /* initialize zonelists */
3161         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3162                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3163                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3164                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3165         }
3166
3167         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3168         local_node = pgdat->node_id;
3169         load = nr_online_nodes;
3170         prev_node = local_node;
3171         nodes_clear(used_mask);
3172
3173         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3174         j = 0;
3175
3176         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3177                 int distance = node_distance(local_node, node);
3178
3179                 /*
3180                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3181                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3182                  */
3183                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3184                         zone_reclaim_mode = 1;
3185
3186                 /*
3187                  * We don't want to pressure a particular node.
3188                  * So adding penalty to the first node in same
3189                  * distance group to make it round-robin.
3190                  */
3191                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3192                         node_load[node] = load;
3193
3194                 prev_node = node;
3195                 load--;
3196                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3197                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3198                 else
3199                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3200         }
3201
3202         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3203                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3204                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3205         }
3206
3207         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3208 }
3209
3210 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3211 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3212 {
3213         struct zonelist *zonelist;
3214         struct zonelist_cache *zlc;
3215         struct zoneref *z;
3216
3217         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3218         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3219         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3220         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3221                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3222 }
3223
3224 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3225 /*
3226  * Return node id of node used for "local" allocations.
3227  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3228  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3229  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3230  */
3231 int local_memory_node(int node)
3232 {
3233         struct zone *zone;
3234
3235         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3236                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3237                                    NULL,
3238                                    &zone);
3239         return zone->node;
3240 }
3241 #endif
3242
3243 #else   /* CONFIG_NUMA */
3244
3245 static void set_zonelist_order(void)
3246 {
3247         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3248 }
3249
3250 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3251 {
3252         int node, local_node;
3253         enum zone_type j;
3254         struct zonelist *zonelist;
3255
3256         local_node = pgdat->node_id;
3257
3258         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3259         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3260
3261         /*
3262          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3263          * of all the other nodes.
3264          * We don't want to pressure a particular node, so when
3265          * building the zones for node N, we make sure that the
3266          * zones coming right after the local ones are those from
3267          * node N+1 (modulo N)
3268          */
3269         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3270                 if (!node_online(node))
3271                         continue;
3272                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3273                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3274         }
3275         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3276                 if (!node_online(node))
3277                         continue;
3278                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3279                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3280         }
3281
3282         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3283         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3284 }
3285
3286 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3287 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3288 {
3289         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3290 }
3291
3292 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3293
3294 /*
3295  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3296  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3297  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3298  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3299  * with interrupts disabled.
3300  *
3301  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3302  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3303  * hotplugged processors.
3304  *
3305  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3306  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3307  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3308  */
3309 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3310 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3311 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3312
3313 /*
3314  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3315  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3316  */
3317 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3318
3319 /* return values int ....just for stop_machine() */
3320 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3321 {
3322         int nid;
3323         int cpu;
3324
3325 #ifdef CONFIG_NUMA
3326         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3327 #endif
3328         for_each_online_node(nid) {
3329                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3330
3331                 build_zonelists(pgdat);
3332                 build_zonelist_cache(pgdat);
3333         }
3334
3335         /*
3336          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3337          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3338          * each zone will be allocated later when the per cpu
3339          * allocator is available.
3340          *
3341          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3342          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3343          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3344          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3345          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3346          * (a chicken-egg dilemma).
3347          */
3348         for_each_possible_cpu(cpu) {
3349                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3350
3351 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3352                 /*
3353                  * We now know the "local memory node" for each node--
3354                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3355                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3356                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3357                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3358                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3359                  */
3360                 if (cpu_online(cpu))
3361                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3362 #endif
3363         }
3364
3365         return 0;
3366 }
3367
3368 /*
3369  * Called with zonelists_mutex held always
3370  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3371  */
3372 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3373 {
3374         set_zonelist_order();
3375
3376         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3377                 __build_all_zonelists(NULL);
3378                 mminit_verify_zonelist();
3379                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3380         } else {
3381                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3382                    of zonelist */
3383 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3384                 if (data)
3385                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3386 #endif
3387                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3388                 /* cpuset refresh routine should be here */
3389         }
3390         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3391         /*
3392          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3393          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3394          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3395          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3396          * disabled and enable it later
3397          */
3398         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3399                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3400         else
3401                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3402
3403         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3404                 "Total pages: %ld\n",
3405                         nr_online_nodes,
3406                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3407                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3408                         vm_total_pages);
3409 #ifdef CONFIG_NUMA
3410         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3411 #endif
3412 }
3413
3414 /*
3415  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3416  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3417  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3418  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3419  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3420  * conservative, even though it seems large.
3421  *
3422  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3423  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3424  */
3425 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3426
3427 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3428 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3429 {
3430         unsigned long size = 1;
3431
3432         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3433
3434         while (size < pages)
3435                 size <<= 1;
3436
3437         /*
3438          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3439          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3440          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3441          */
3442         size = min(size, 4096UL);
3443
3444         return max(size, 4UL);
3445 }
3446 #else
3447 /*
3448  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3449  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3450  *
3451  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3452  *
3453  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3454  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3455  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3456  *
3457  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3458  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3459  *
3460  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3461  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3462  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3463  */
3464 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3465 {
3466         return 4096UL;
3467 }
3468 #endif
3469
3470 /*
3471  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3472  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3473  * hash function before the remainder is taken.
3474  */
3475 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3476 {
3477         return ffz(~size);
3478 }
3479
3480 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3481
3482 /*
3483  * Check if a pageblock contains reserved pages
3484  */
3485 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3486 {
3487         unsigned long pfn;
3488
3489         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3490                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3491                         return 1;
3492         }
3493         return 0;
3494 }
3495
3496 /*
3497  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3498  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3499  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3500  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3501  * blocks as reclaim kicks in
3502  */
3503 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3504 {
3505         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3506         struct page *page;
3507         unsigned long block_migratetype;
3508         int reserve;
3509
3510         /*
3511          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3512          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3513          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3514          * the block.
3515          */
3516         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3517         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3518         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3519         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3520                                                         pageblock_order;
3521
3522         /*
3523          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3524          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3525          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3526          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3527          * future allocation of hugepages at runtime.
3528          */
3529         reserve = min(2, reserve);
3530
3531         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3532                 if (!pfn_valid(pfn))
3533                         continue;
3534                 page = pfn_to_page(pfn);
3535
3536                 /* Watch out for overlapping nodes */
3537                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3538                         continue;
3539
3540                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3541
3542                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3543                 if (reserve > 0) {
3544                         /*
3545                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3546                          * them.
3547                          */
3548                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3549                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3550                                 continue;
3551
3552                         /* If this block is reserved, account for it */
3553                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3554                                 reserve--;
3555                                 continue;
3556                         }
3557
3558                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3559                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3560                                 set_pageblock_migratetype(page,
3561                                                         MIGRATE_RESERVE);
3562                                 move_freepages_block(zone, page,
3563                                                         MIGRATE_RESERVE);
3564                                 reserve--;
3565                                 continue;
3566                         }
3567                 }
3568
3569                 /*
3570                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3571                  * take it back
3572                  */
3573                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3574                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3575                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3576                 }
3577         }
3578 }
3579
3580 /*
3581  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3582  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3583  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3584  */
3585 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3586                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3587 {
3588         struct page *page;
3589         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3590         unsigned long pfn;
3591         struct zone *z;
3592
3593         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3594                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3595
3596         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3597         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3598                 /*
3599                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3600                  * handed to this function.  They do not
3601                  * exist on hotplugged memory.
3602                  */
3603                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3604                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3605                                 continue;
3606                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3607                                 continue;
3608                 }
3609                 page = pfn_to_page(pfn);
3610                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3611                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3612                 init_page_count(page);
3613                 reset_page_mapcount(page);
3614                 SetPageReserved(page);
3615                 /*
3616                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3617                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3618                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3619                  * the address space during boot when many long-lived
3620                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3621                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3622                  * setup_zone_migrate_reserve()
3623                  *
3624                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3625                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3626                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3627                  * pfn out of zone.
3628                  */
3629                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3630                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3631                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3632                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3633
3634                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3635 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3636                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3637                 if (!is_highmem_idx(zone))
3638                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3639 #endif
3640         }
3641 }
3642
3643 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3644 {
3645         int order, t;
3646         for_each_migratetype_order(order, t) {
3647                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3648                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3649         }
3650 }
3651
3652 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3653 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3654         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3655 #endif
3656
3657 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3658 {
3659 #ifdef CONFIG_MMU
3660         int batch;
3661
3662         /*
3663          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3664          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3665          *
3666          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3667          */
3668         batch = zone->present_pages / 1024;
3669         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3670                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3671         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3672         if (batch < 1)
3673                 batch = 1;
3674
3675         /*
3676          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3677          * of 2 value was found to be more likely to have
3678          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3679          *
3680          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3681          * batches of pages, one task can end up with a lot
3682          * of pages of one half of the possible page colors
3683          * and the other with pages of the other colors.
3684          */
3685         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3686
3687         return batch;
3688
3689 #else
3690         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3691          * conditions.
3692          *
3693          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3694          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3695          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3696          *
3697          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3698          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3699          * can be a significant delay between the individual batches being
3700          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3701          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3702          */
3703         return 0;
3704 #endif
3705 }
3706
3707 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3708 {
3709         struct per_cpu_pages *pcp;
3710         int migratetype;
3711
3712         memset(p, 0, sizeof(*p));
3713
3714         pcp = &p->pcp;
3715         pcp->count = 0;
3716         pcp->high = 6 * batch;
3717         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3718         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3719                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3720 }
3721
3722 /*
3723  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3724  * to the value high for the pageset p.
3725  */
3726
3727 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3728                                 unsigned long high)
3729 {
3730         struct per_cpu_pages *pcp;
3731
3732         pcp = &p->pcp;
3733         pcp->high = high;
3734         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3735         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3736                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3737 }
3738
3739 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3740 {
3741         int cpu;
3742
3743         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3744
3745         for_each_possible_cpu(cpu) {
3746                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3747
3748                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3749
3750                 if (percpu_pagelist_fraction)
3751                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3752                                 (zone->present_pages /
3753                                         percpu_pagelist_fraction));
3754         }
3755 }
3756
3757 /*
3758  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3759  * Before this call only boot pagesets were available.
3760  */
3761 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3762 {
3763         struct zone *zone;
3764
3765         for_each_populated_zone(zone)
3766                 setup_zone_pageset(zone);
3767 }
3768
3769 static noinline __init_refok
3770 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3771 {
3772         int i;
3773         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3774         size_t alloc_size;
3775
3776         /*
3777          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3778          * per zone.
3779          */
3780         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3781                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3782         zone->wait_table_bits =
3783                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3784         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3785                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3786
3787         if (!slab_is_available()) {
3788                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3789                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3790         } else {
3791                 /*
3792                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3793                  * via memory hot-add.
3794                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3795                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3796                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3797                  * node itself as well.
3798                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3799                  * necessary.
3800                  */
3801                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3802         }
3803         if (!zone->wait_table)
3804                 return -ENOMEM;
3805
3806         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3807                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3808
3809         return 0;
3810 }
3811
3812 static int __zone_pcp_update(void *data)
3813 {
3814         struct zone *zone = data;
3815         int cpu;
3816         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3817
3818         for_each_possible_cpu(cpu) {
3819                 struct per_cpu_pageset *pset;
3820                 struct per_cpu_pages *pcp;
3821
3822                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3823                 pcp = &pset->pcp;
3824
3825                 local_irq_save(flags);
3826                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3827                 setup_pageset(pset, batch);
3828                 local_irq_restore(flags);
3829         }
3830         return 0;
3831 }
3832
3833 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3834 {
3835         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3836 }
3837
3838 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3839 {
3840         /*
3841          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3842          * relies on the ability of the linker to provide the
3843          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3844          */
3845         zone->pageset = &boot_pageset;
3846
3847         if (zone->present_pages)
3848                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3849                         zone->name, zone->present_pages,
3850                                          zone_batchsize(zone));
3851 }
3852
3853 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3854                                         unsigned long zone_start_pfn,
3855                                         unsigned long size,
3856                                         enum memmap_context context)
3857 {
3858         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3859         int ret;
3860         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3861         if (ret)
3862                 return ret;
3863         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3864
3865         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3866
3867         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3868                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3869                         pgdat->node_id,
3870                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3871                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3872
3873         zone_init_free_lists(zone);
3874
3875         return 0;
3876 }
3877
3878 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3879 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3880 /*
3881  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3882  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3883  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3884  * alternative
3885  */
3886 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3887 {
3888         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3889         int i, nid;
3890
3891         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3892                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3893                         return nid;
3894         /* This is a memory hole */
3895         return -1;
3896 }
3897 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3898
3899 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3900 {
3901         int nid;
3902
3903         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3904         if (nid >= 0)
3905                 return nid;
3906         /* just returns 0 */
3907         return 0;
3908 }
3909
3910 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3911 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3912 {
3913         int nid;
3914
3915         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3916         if (nid >= 0 && nid != node)
3917                 return false;
3918         return true;
3919 }
3920 #endif
3921
3922 /**
3923  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3924  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3925  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3926  *
3927  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3928  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3929  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3930  */
3931 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
3932 {
3933         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3934         int i, this_nid;
3935
3936         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
3937                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
3938                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
3939
3940                 if (start_pfn < end_pfn)
3941                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
3942                                           PFN_PHYS(start_pfn),
3943                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
3944         }
3945 }
3946
3947 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3948                                    int nr_range, int nid)
3949 {
3950         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3951         int i;
3952
3953         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3954         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL)
3955                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start_pfn, end_pfn);
3956         return nr_range;
3957 }
3958
3959 /**
3960  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3961  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3962  *
3963  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3964  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3965  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3966  */
3967 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3968 {
3969         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3970         int i, this_nid;
3971
3972         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
3973                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
3974 }
3975
3976 /**
3977  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3978  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3979  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3980  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3981  *
3982  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3983  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3984  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3985  * PFNs will be 0.
3986  */
3987 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3988                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3989 {
3990         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
3991         int i;
3992
3993         *start_pfn = -1UL;
3994         *end_pfn = 0;
3995
3996         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
3997                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
3998                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
3999         }
4000
4001         if (*start_pfn == -1UL)
4002                 *start_pfn = 0;
4003 }
4004
4005 /*
4006  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4007  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4008  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4009  */
4010 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4011 {
4012         int zone_index;
4013         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4014                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4015                         continue;
4016
4017                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4018                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4019                         break;
4020         }
4021
4022         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4023         movable_zone = zone_index;
4024 }
4025
4026 /*
4027  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4028  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4029  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4030  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4031  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4032  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4033  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4034  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4035  */
4036 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4037                                         unsigned long zone_type,
4038                                         unsigned long node_start_pfn,
4039                                         unsigned long node_end_pfn,
4040                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4041                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4042 {
4043         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4044         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4045                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4046                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4047                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4048                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4049                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4050
4051                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4052                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4053                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4054                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4055
4056                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4057                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4058                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4059         }
4060 }
4061
4062 /*
4063  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4064  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4065  */
4066 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4067                                         unsigned long zone_type,
4068                                         unsigned long *ignored)
4069 {
4070         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4071         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4072
4073         /* Get the start and end of the node and zone */
4074         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4075         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4076         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4077         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4078                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4079                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4080
4081         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4082         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4083                 return 0;
4084
4085         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4086         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4087         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4088
4089         /* Return the spanned pages */
4090         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4091 }
4092
4093 /*
4094  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4095  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4096  */
4097 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4098                                 unsigned long range_start_pfn,
4099                                 unsigned long range_end_pfn)
4100 {
4101         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4102         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4103         int i;
4104
4105         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4106                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4107                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4108                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4109         }
4110         return nr_absent;
4111 }
4112
4113 /**
4114  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4115  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4116  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4117  *
4118  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4119  */
4120 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4121                                                         unsigned long end_pfn)
4122 {
4123         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4124 }
4125
4126 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4127 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4128                                         unsigned long zone_type,
4129                                         unsigned long *ignored)
4130 {
4131         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4132         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4133         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4134         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4135
4136         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4137         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4138         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4139
4140         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4141                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4142                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4143         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4144 }
4145
4146 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4147 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4148                                         unsigned long zone_type,
4149                                         unsigned long *zones_size)
4150 {
4151         return zones_size[zone_type];
4152 }
4153
4154 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4155                                                 unsigned long zone_type,
4156                                                 unsigned long *zholes_size)
4157 {
4158         if (!zholes_size)
4159                 return 0;
4160
4161         return zholes_size[zone_type];
4162 }
4163
4164 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4165
4166 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4167                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4168 {
4169         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4170         enum zone_type i;
4171
4172         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4173                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4174                                                                 zones_size);
4175         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4176
4177         realtotalpages = totalpages;
4178         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4179                 realtotalpages -=
4180                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4181                                                                 zholes_size);
4182         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4183         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4184                                                         realtotalpages);
4185 }
4186
4187 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4188 /*
4189  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4190  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4191  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4192  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4193  * bytes.
4194  */
4195 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4196 {
4197         unsigned long usemapsize;
4198
4199         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4200         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4201         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4202         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4203
4204         return usemapsize / 8;
4205 }
4206
4207 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4208                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4209 {
4210         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4211         zone->pageblock_flags = NULL;
4212         if (usemapsize)
4213                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4214                                                                    usemapsize);
4215 }
4216 #else
4217 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4218                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4219 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4220
4221 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4222
4223 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4224 static inline int pageblock_default_order(void)
4225 {
4226         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4227                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4228
4229         return MAX_ORDER-1;
4230 }
4231
4232 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4233 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4234 {
4235         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4236         if (pageblock_order)
4237                 return;
4238
4239         /*
4240          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4241          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4242          */
4243         pageblock_order = order;
4244 }
4245 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4246
4247 /*
4248  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4249  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4250  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4251  * pageblock_order based on the kernel config
4252  */
4253 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4254 {
4255         return MAX_ORDER-1;
4256 }
4257 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4258
4259 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4260
4261 /*
4262  * Set up the zone data structures:
4263  *   - mark all pages reserved
4264  *   - mark all memory queues empty
4265  *   - clear the memory bitmaps
4266  */
4267 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4268                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4269 {
4270         enum zone_type j;
4271         int nid = pgdat->node_id;
4272         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4273         int ret;
4274
4275         pgdat_resize_init(pgdat);
4276         pgdat->nr_zones = 0;
4277         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4278         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4279         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4280         
4281         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4282                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4283                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4284                 enum lru_list lru;
4285
4286                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4287                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4288                                                                 zholes_size);
4289
4290                 /*
4291                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4292                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4293                  * and per-cpu initialisations
4294                  */
4295                 memmap_pages =
4296                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4297                 if (realsize >= memmap_pages) {
4298                         realsize -= memmap_pages;
4299                         if (memmap_pages)
4300                                 printk(KERN_DEBUG
4301                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4302                                        zone_names[j], memmap_pages);
4303                 } else
4304                         printk(KERN_WARNING
4305                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4306                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4307
4308                 /* Account for reserved pages */
4309                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4310                         realsize -= dma_reserve;
4311                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4312                                         zone_names[0], dma_reserve);
4313                 }
4314
4315                 if (!is_highmem_idx(j))
4316                         nr_kernel_pages += realsize;
4317                 nr_all_pages += realsize;
4318
4319                 zone->spanned_pages = size;
4320                 zone->present_pages = realsize;
4321 #ifdef CONFIG_NUMA
4322                 zone->node = nid;
4323                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4324                                                 / 100;
4325                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4326 #endif
4327                 zone->name = zone_names[j];
4328                 spin_lock_init(&zone->lock);
4329                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4330                 zone_seqlock_init(zone);
4331                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4332
4333                 zone_pcp_init(zone);
4334                 for_each_lru(lru)
4335                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lruvec.lists[lru]);
4336                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4337                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4338                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4339                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4340                 zap_zone_vm_stats(zone);
4341                 zone->flags = 0;
4342                 if (!size)
4343                         continue;
4344
4345                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4346                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4347                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4348                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4349                 BUG_ON(ret);
4350                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4351                 zone_start_pfn += size;
4352         }
4353 }
4354
4355 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4356 {
4357         /* Skip empty nodes */
4358         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4359                 return;
4360
4361 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4362         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4363         if (!pgdat->node_mem_map) {
4364                 unsigned long size, start, end;
4365                 struct page *map;
4366
4367                 /*
4368                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4369                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4370                  * for the buddy allocator to function correctly.
4371                  */
4372                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4373                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4374                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4375                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4376                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4377                 if (!map)
4378                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4379                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4380         }
4381 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4382         /*
4383          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4384          */
4385         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4386                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4387 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4388                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4389                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4390 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4391         }
4392 #endif
4393 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4394 }
4395
4396 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4397                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4398 {
4399         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4400
4401         pgdat->node_id = nid;
4402         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4403         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4404
4405         alloc_node_mem_map(pgdat);
4406 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4407         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4408                 nid, (unsigned long)pgdat,
4409                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4410 #endif
4411
4412         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4413 }
4414
4415 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4416
4417 #if MAX_NUMNODES > 1
4418 /*
4419  * Figure out the number of possible node ids.
4420  */
4421 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4422 {
4423         unsigned int node;
4424         unsigned int highest = 0;
4425
4426         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4427                 highest = node;
4428         nr_node_ids = highest + 1;
4429 }
4430 #else
4431 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4432 {
4433 }
4434 #endif
4435
4436 /**
4437  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4438  *
4439  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4440  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4441  * all the nodes.
4442  *
4443  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4444  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4445  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4446  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4447  *
4448  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4449  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4450  * populated node map.
4451  *
4452  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4453  * requirement (single node).
4454  */
4455 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4456 {
4457         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4458         unsigned long start, end, mask;
4459         int last_nid = -1;
4460         int i, nid;
4461
4462         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4463                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4464                         last_nid = nid;
4465                         last_end = end;
4466                         continue;
4467                 }
4468
4469                 /*
4470                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4471                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4472                  * too coarse to separate the current node from the last.
4473                  */
4474                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4475                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4476                         mask <<= 1;
4477
4478                 /* accumulate all internode masks */
4479                 accl_mask |= mask;
4480         }
4481
4482         /* convert mask to number of pages */
4483         return ~accl_mask + 1;
4484 }
4485
4486 /* Find the lowest pfn for a node */
4487 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4488 {
4489         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4490         unsigned long start_pfn;
4491         int i;
4492
4493         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4494                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4495
4496         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4497                 printk(KERN_WARNING
4498                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4499                 return 0;
4500         }
4501
4502         return min_pfn;
4503 }
4504
4505 /**
4506  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4507  *
4508  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4509  * add_active_range().
4510  */
4511 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4512 {
4513         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4514 }
4515
4516 /*
4517  * early_calculate_totalpages()
4518  * Sum pages in active regions for movable zone.
4519  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4520  */
4521 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4522 {
4523         unsigned long totalpages = 0;
4524         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4525         int i, nid;
4526
4527         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4528                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4529
4530                 totalpages += pages;
4531                 if (pages)
4532                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4533         }
4534         return totalpages;
4535 }
4536
4537 /*
4538  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4539  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4540  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4541  * others
4542  */
4543 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4544 {
4545         int i, nid;
4546         unsigned long usable_startpfn;
4547         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4548         /* save the state before borrow the nodemask */
4549         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4550         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4551         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4552
4553         /*
4554          * If movablecore was specified, calculate what size of
4555          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4556          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4557          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4558          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4559          * what movablecore would have allowed.
4560          */
4561         if (required_movablecore) {
4562                 unsigned long corepages;
4563
4564                 /*
4565                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4566                  * was requested by the user
4567                  */
4568                 required_movablecore =
4569                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4570                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4571
4572                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4573         }
4574
4575         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4576         if (!required_kernelcore)
4577                 goto out;
4578
4579         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4580         find_usable_zone_for_movable();
4581         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4582
4583 restart:
4584         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4585         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4586         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4587                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4588
4589                 /*
4590                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4591                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4592                  * amount of memory for the kernel
4593                  */
4594                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4595                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4596
4597                 /*
4598                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4599                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4600                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4601                  */
4602                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4603
4604                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4605                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4606                         unsigned long size_pages;
4607
4608                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4609                         if (start_pfn >= end_pfn)
4610                                 continue;
4611
4612                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4613                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4614                                 unsigned long kernel_pages;
4615                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4616                                                                 - start_pfn;
4617
4618                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4619                                                         kernelcore_remaining);
4620                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4621                                                         required_kernelcore);
4622
4623                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4624                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4625
4626                                         /*
4627                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4628                                          * that if we have to rebalance
4629                                          * kernelcore across nodes, we will
4630                                          * not double account here
4631                                          */
4632                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4633                                         continue;
4634                                 }
4635                                 start_pfn = usable_startpfn;
4636                         }
4637
4638                         /*
4639                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4640                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4641                          * number of pages used as kernelcore
4642                          */
4643                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4644                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4645                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4646                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4647
4648                         /*
4649                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4650                          * break if the kernelcore for this node has been
4651                          * satisified
4652                          */
4653                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4654                                                                 size_pages);
4655                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4656                         if (!kernelcore_remaining)
4657                                 break;
4658                 }
4659         }
4660
4661         /*
4662          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4663          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4664          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4665          * satisified
4666          */
4667         usable_nodes--;
4668         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4669                 goto restart;
4670
4671         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4672         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4673                 zone_movable_pfn[nid] =
4674                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4675
4676 out:
4677         /* restore the node_state */
4678         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4679 }
4680
4681 /* Any regular memory on that node ? */
4682 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4683 {
4684 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4685         enum zone_type zone_type;
4686
4687         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4688                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4689                 if (zone->present_pages) {
4690                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4691                         break;
4692                 }
4693         }
4694 #endif
4695 }
4696
4697 /**
4698  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4699  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4700  *
4701  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4702  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4703  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4704  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4705  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4706  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4707  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4708  * at arch_max_dma_pfn.
4709  */
4710 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4711 {
4712         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4713         int i, nid;
4714
4715         /* Record where the zone boundaries are */
4716         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4717                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4718         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4719                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4720         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4721         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4722         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4723                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4724                         continue;
4725                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4726                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4727                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4728                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4729         }
4730         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4731         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4732
4733         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4734         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4735         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4736
4737         /* Print out the zone ranges */
4738         printk("Zone PFN ranges:\n");
4739         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4740                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4741                         continue;
4742                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4743                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4744                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4745                         printk("empty\n");
4746                 else
4747                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4748                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4749                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4750         }
4751
4752         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4753         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4754         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4755                 if (zone_movable_pfn[i])
4756                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4757         }
4758
4759         /* Print out the early_node_map[] */
4760         printk("Early memory PFN ranges\n");
4761         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4762                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", nid, start_pfn, end_pfn);
4763
4764         /* Initialise every node */
4765         mminit_verify_pageflags_layout();
4766         setup_nr_node_ids();
4767         for_each_online_node(nid) {
4768                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4769                 free_area_init_node(nid, NULL,
4770                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4771
4772                 /* Any memory on that node */
4773                 if (pgdat->node_present_pages)
4774                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4775                 check_for_regular_memory(pgdat);
4776         }
4777 }
4778
4779 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4780 {
4781         unsigned long long coremem;
4782         if (!p)
4783                 return -EINVAL;
4784
4785         coremem = memparse(p, &p);
4786         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4787
4788         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4789         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4790
4791         return 0;
4792 }
4793
4794 /*
4795  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4796  * cannot be reclaimed or migrated.
4797  */
4798 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4799 {
4800         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4801 }
4802
4803 /*
4804  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4805  * can be reclaimed or migrated.
4806  */
4807 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4808 {
4809         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4810 }
4811
4812 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4813 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4814
4815 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4816
4817 /**
4818  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4819  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4820  *
4821  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4822  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4823  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4824  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4825  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4826  * smaller per-cpu batchsize.
4827  */
4828 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4829 {
4830         dma_reserve = new_dma_reserve;
4831 }
4832
4833 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4834 {
4835         free_area_init_node(0, zones_size,
4836                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4837 }
4838
4839 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4840                                  unsigned long action, void *hcpu)
4841 {
4842         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4843
4844         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4845                 drain_pages(cpu);
4846
4847                 /*
4848                  * Spill the event counters of the dead processor
4849                  * into the current processors event counters.
4850                  * This artificially elevates the count of the current
4851                  * processor.
4852                  */
4853                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4854
4855                 /*
4856                  * Zero the differential counters of the dead processor
4857                  * so that the vm statistics are consistent.
4858                  *
4859                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4860                  * race with what we are doing.
4861                  */
4862                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4863         }
4864         return NOTIFY_OK;
4865 }
4866
4867 void __init page_alloc_init(void)
4868 {
4869         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4870 }
4871
4872 /*
4873  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4874  *      or min_free_kbytes changes.
4875  */
4876 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4877 {
4878         struct pglist_data *pgdat;
4879         unsigned long reserve_pages = 0;
4880         enum zone_type i, j;
4881
4882         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4883                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4884                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4885                         unsigned long max = 0;
4886
4887                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4888                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4889                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4890                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4891                         }
4892
4893                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4894                         max += high_wmark_pages(zone);
4895
4896                         if (max > zone->present_pages)
4897                                 max = zone->present_pages;
4898                         reserve_pages += max;
4899                         /*
4900                          * Lowmem reserves are not available to
4901                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
4902                          * kswapd tries to balance zones to their high
4903                          * watermark.  As a result, neither should be
4904                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
4905                          * situation where reclaim has to clean pages
4906                          * in order to balance the zones.
4907                          */
4908                         zone->dirty_balance_reserve = max;
4909                 }
4910         }
4911         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
4912         totalreserve_pages = reserve_pages;
4913 }
4914
4915 /*
4916  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4917  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4918  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4919  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4920  */
4921 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4922 {
4923         struct pglist_data *pgdat;
4924         enum zone_type j, idx;
4925
4926         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4927                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4928                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4929                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4930
4931                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4932
4933                         idx = j;
4934                         while (idx) {
4935                                 struct zone *lower_zone;
4936
4937                                 idx--;
4938
4939                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4940                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4941
4942                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4943                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4944                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4945                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4946                         }
4947                 }
4948         }
4949
4950         /* update totalreserve_pages */
4951         calculate_totalreserve_pages();
4952 }
4953
4954 /**
4955  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4956  * or when memory is hot-{added|removed}
4957  *
4958  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4959  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4960  */
4961 void setup_per_zone_wmarks(void)
4962 {
4963         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4964         unsigned long lowmem_pages = 0;
4965         struct zone *zone;
4966         unsigned long flags;
4967
4968         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4969         for_each_zone(zone) {
4970                 if (!is_highmem(zone))
4971                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4972         }
4973
4974         for_each_zone(zone) {
4975                 u64 tmp;
4976
4977                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4978                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4979                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4980                 if (is_highmem(zone)) {
4981                         /*
4982                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4983                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4984                          * value here.
4985                          *
4986                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4987                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4988                          * not be capped for highmem.
4989                          */
4990                         int min_pages;
4991
4992                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4993                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4994                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4995                         if (min_pages > 128)
4996                                 min_pages = 128;
4997                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4998                 } else {
4999                         /*
5000                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5001                          * proportionate to the zone's size.
5002                          */
5003                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5004                 }
5005
5006                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5007                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5008                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5009                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5010         }
5011
5012 #ifdef CONFIG_XEN
5013         for_each_populated_zone(zone) {
5014                 unsigned int cpu;
5015
5016                 for_each_online_cpu(cpu) {
5017                         unsigned long high;
5018
5019                         high = percpu_pagelist_fraction
5020                                ? zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction
5021                                : 5 * zone_batchsize(zone);
5022                         setup_pagelist_highmark(
5023                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5024                 }
5025         }
5026 #endif
5027
5028         /* update totalreserve_pages */
5029         calculate_totalreserve_pages();
5030 }
5031
5032 /*
5033  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5034  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5035  * to be referenced again before it is swapped out.
5036  *
5037  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5038  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5039  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5040  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5041  *
5042  * total     target    max
5043  * memory    ratio     inactive anon
5044  * -------------------------------------
5045  *   10MB       1         5MB
5046  *  100MB       1        50MB
5047  *    1GB       3       250MB
5048  *   10GB      10       0.9GB
5049  *  100GB      31         3GB
5050  *    1TB     101        10GB
5051  *   10TB     320        32GB
5052  */
5053 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5054 {
5055         unsigned int gb, ratio;
5056
5057         /* Zone size in gigabytes */
5058         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5059         if (gb)
5060                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5061         else
5062                 ratio = 1;
5063
5064         zone->inactive_ratio = ratio;
5065 }
5066
5067 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5068 {
5069         struct zone *zone;
5070
5071         for_each_zone(zone)
5072                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5073 }
5074
5075 /*
5076  * Initialise min_free_kbytes.
5077  *
5078  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5079  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5080  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5081  *
5082  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5083  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5084  *
5085  * which yields
5086  *
5087  * 16MB:        512k
5088  * 32MB:        724k
5089  * 64MB:        1024k
5090  * 128MB:       1448k
5091  * 256MB:       2048k
5092  * 512MB:       2896k
5093  * 1024MB:      4096k
5094  * 2048MB:      5792k
5095  * 4096MB:      8192k
5096  * 8192MB:      11584k
5097  * 16384MB:     16384k
5098  */
5099 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5100 {
5101         unsigned long lowmem_kbytes;
5102
5103         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5104
5105         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5106         if (min_free_kbytes < 128)
5107                 min_free_kbytes = 128;
5108         if (min_free_kbytes > 65536)
5109                 min_free_kbytes = 65536;
5110         setup_per_zone_wmarks();
5111         refresh_zone_stat_thresholds();
5112         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5113         setup_per_zone_inactive_ratio();
5114         return 0;
5115 }
5116 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5117
5118 /*
5119  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5120  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5121  *      changes.
5122  */
5123 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5124         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5125 {
5126         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5127         if (write)
5128                 setup_per_zone_wmarks();
5129         return 0;
5130 }
5131
5132 #ifdef CONFIG_NUMA
5133 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5134         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5135 {
5136         struct zone *zone;
5137         int rc;
5138
5139         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5140         if (rc)
5141                 return rc;
5142
5143         for_each_zone(zone)
5144                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5145                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5146         return 0;
5147 }
5148
5149 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5150         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5151 {
5152         struct zone *zone;
5153         int rc;
5154
5155         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5156         if (rc)
5157                 return rc;
5158
5159         for_each_zone(zone)
5160                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5161                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5162         return 0;
5163 }
5164 #endif
5165
5166 /*
5167  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5168  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5169  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5170  *
5171  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5172  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5173  * if in function of the boot time zone sizes.
5174  */
5175 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5176         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5177 {
5178         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5179         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5180         return 0;
5181 }
5182
5183 /*
5184  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5185  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5186  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5187  */
5188
5189 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5190         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5191 {
5192         struct zone *zone;
5193         unsigned int cpu;
5194         int ret;
5195
5196         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5197         if (!write || (ret == -EINVAL))
5198                 return ret;
5199         for_each_populated_zone(zone) {
5200                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5201                         unsigned long  high;
5202                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5203                         setup_pagelist_highmark(
5204                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5205                 }
5206         }
5207         return 0;
5208 }
5209
5210 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5211
5212 #ifdef CONFIG_NUMA
5213 static int __init set_hashdist(char *str)
5214 {
5215         if (!str)
5216                 return 0;
5217         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5218         return 1;
5219 }
5220 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5221 #endif
5222
5223 /*
5224  * allocate a large system hash table from bootmem
5225  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5226  *   quantity of entries
5227  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5228  */
5229 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5230                                      unsigned long bucketsize,
5231                                      unsigned long numentries,
5232                                      int scale,
5233                                      int flags,
5234                                      unsigned int *_hash_shift,
5235                                      unsigned int *_hash_mask,
5236                                      unsigned long limit)
5237 {
5238         unsigned long long max = limit;
5239         unsigned long log2qty, size;
5240         void *table = NULL;
5241
5242         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5243         if (!numentries) {
5244                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5245                 numentries = nr_kernel_pages;
5246                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5247                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5248                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5249
5250                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5251                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5252                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5253                 else
5254                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5255
5256                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5257                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5258                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5259                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5260                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5261                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5262                                 BUG_ON(!numentries);
5263                         }
5264                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5265                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5266         }
5267         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5268
5269         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5270         if (max == 0) {
5271                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5272                 do_div(max, bucketsize);
5273         }
5274         max = min(max, 0x80000000ULL);
5275
5276         if (numentries > max)
5277                 numentries = max;
5278
5279         log2qty = ilog2(numentries);
5280
5281         do {
5282                 size = bucketsize << log2qty;
5283                 if (flags & HASH_EARLY)
5284                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5285                 else if (hashdist)
5286                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5287                 else {
5288                         /*
5289                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5290                          * some pages at the end of hash table which
5291                          * alloc_pages_exact() automatically does
5292                          */
5293                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5294                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5295                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5296                         }
5297                 }
5298         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5299
5300         if (!table)
5301                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5302
5303         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5304                tablename,
5305                (1UL << log2qty),
5306                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5307                size);
5308
5309         if (_hash_shift)
5310                 *_hash_shift = log2qty;
5311         if (_hash_mask)
5312                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5313
5314         return table;
5315 }
5316
5317 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5318 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5319                                                         unsigned long pfn)
5320 {
5321 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5322         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5323 #else
5324         return zone->pageblock_flags;
5325 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5326 }
5327
5328 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5329 {
5330 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5331         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5332         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5333 #else
5334         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5335         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5336 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5337 }
5338
5339 /**
5340  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5341  * @page: The page within the block of interest
5342  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5343  * @end_bitidx: The last bit of interest
5344  * returns pageblock_bits flags
5345  */
5346 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5347                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5348 {
5349         struct zone *zone;
5350         unsigned long *bitmap;
5351         unsigned long pfn, bitidx;
5352         unsigned long flags = 0;
5353         unsigned long value = 1;
5354
5355         zone = page_zone(page);
5356         pfn = page_to_pfn(page);
5357         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5358         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5359
5360         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5361                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5362                         flags |= value;
5363
5364         return flags;
5365 }
5366
5367 /**
5368  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5369  * @page: The page within the block of interest
5370  * @start_bitidx: The first bit of interest
5371  * @end_bitidx: The last bit of interest
5372  * @flags: The flags to set
5373  */
5374 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5375                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5376 {
5377         struct zone *zone;
5378         unsigned long *bitmap;
5379         unsigned long pfn, bitidx;
5380         unsigned long value = 1;
5381
5382         zone = page_zone(page);
5383         pfn = page_to_pfn(page);
5384         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5385         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5386         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5387         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5388
5389         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5390                 if (flags & value)
5391                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5392                 else
5393                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5394 }
5395
5396 /*
5397  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5398  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5399  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5400  */
5401
5402 static int
5403 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5404 {
5405         unsigned long pfn, iter, found;
5406         /*
5407          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5408          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5409          */
5410         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5411                 return true;
5412
5413         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5414                 return true;
5415
5416         pfn = page_to_pfn(page);
5417         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5418                 unsigned long check = pfn + iter;
5419
5420                 if (!pfn_valid_within(check))
5421                         continue;
5422
5423                 page = pfn_to_page(check);
5424                 if (!page_count(page)) {
5425                         if (PageBuddy(page))
5426                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5427                         continue;
5428                 }
5429                 if (!PageLRU(page))
5430                         found++;
5431                 /*
5432                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5433                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5434                  * and it still to be fixed.
5435                  */
5436                 /*
5437                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5438                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5439                  *
5440                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5441                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5442                  * page at boot.
5443                  */
5444                 if (found > count)
5445                         return false;
5446         }
5447         return true;
5448 }
5449
5450 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5451 {
5452         struct zone *zone;
5453         unsigned long pfn;
5454
5455         /*
5456          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5457          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5458          * the zone but still within the section.
5459          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5460          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5461          */
5462         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5463                 return false;
5464
5465         zone = page_zone(page);
5466         pfn = page_to_pfn(page);
5467         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5468                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5469                 return false;
5470
5471         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5472 }
5473
5474 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5475 {
5476         struct zone *zone;
5477         unsigned long flags, pfn;
5478         struct memory_isolate_notify arg;
5479         int notifier_ret;
5480         int ret = -EBUSY;
5481
5482         zone = page_zone(page);
5483
5484         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5485
5486         pfn = page_to_pfn(page);
5487         arg.start_pfn = pfn;
5488         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5489         arg.pages_found = 0;
5490
5491         /*
5492          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5493          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5494          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5495          * number of pages in a range that are held by the balloon
5496          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5497          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5498          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5499          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5500          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5501          */
5502         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5503         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5504         if (notifier_ret)
5505                 goto out;
5506         /*
5507          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5508          * We just check MOVABLE pages.
5509          */
5510         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5511                 ret = 0;
5512
5513         /*
5514          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5515          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5516          */
5517
5518 out:
5519         if (!ret) {
5520                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5521                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5522         }
5523
5524         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5525         if (!ret)
5526                 drain_all_pages();
5527         return ret;
5528 }
5529
5530 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5531 {
5532         struct zone *zone;
5533         unsigned long flags;
5534         zone = page_zone(page);
5535         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5536         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5537                 goto out;
5538         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5539         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5540 out:
5541         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5542 }
5543
5544 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5545 /*
5546  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5547  */
5548 void
5549 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5550 {
5551         struct page *page;
5552         struct zone *zone;
5553         int order, i;
5554         unsigned long pfn;
5555         unsigned long flags;
5556         /* find the first valid pfn */
5557         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5558                 if (pfn_valid(pfn))
5559                         break;
5560         if (pfn == end_pfn)
5561                 return;
5562         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5563         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5564         pfn = start_pfn;
5565         while (pfn < end_pfn) {
5566                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5567                         pfn++;
5568                         continue;
5569                 }
5570                 page = pfn_to_page(pfn);
5571                 BUG_ON(page_count(page));
5572                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5573                 order = page_order(page);
5574 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5575                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5576                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5577 #endif
5578                 list_del(&page->lru);
5579                 rmv_page_order(page);
5580                 zone->free_area[order].nr_free--;
5581                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5582                                       - (1UL << order));
5583                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5584                         SetPageReserved((page+i));
5585                 pfn += (1 << order);
5586         }
5587         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5588 }
5589 #endif
5590
5591 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5592 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5593 {
5594         struct zone *zone = page_zone(page);
5595         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5596         unsigned long flags;
5597         int order;
5598
5599         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5600         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5601                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5602
5603                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5604                         break;
5605         }
5606         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5607
5608         return order < MAX_ORDER;
5609 }
5610 #endif
5611
5612 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5613         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5614         {1UL << PG_error,               "error"         },
5615         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5616         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5617         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5618         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5619         {1UL << PG_active,              "active"        },
5620         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5621         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5622         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5623         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5624         {1UL << PG_private,             "private"       },
5625         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5626         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5627 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5628         {1UL << PG_head,                "head"          },
5629         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5630 #else
5631         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5632 #endif
5633         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5634         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5635         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5636         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5637         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5638 #ifdef CONFIG_MMU
5639         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5640 #endif
5641 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5642         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5643 #endif
5644 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5645         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5646 #endif
5647         {-1UL,                          NULL            },
5648 };
5649
5650 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5651 {
5652         const char *delim = "";
5653         unsigned long mask;
5654         int i;
5655
5656         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5657
5658         /* remove zone id */
5659         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5660
5661         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5662
5663                 mask = pageflag_names[i].mask;
5664                 if ((flags & mask) != mask)
5665                         continue;
5666
5667                 flags &= ~mask;
5668                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5669                 delim = "|";
5670         }
5671
5672         /* check for left over flags */
5673         if (flags)
5674                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5675
5676         printk(")\n");
5677 }
5678
5679 void dump_page(struct page *page)
5680 {
5681         printk(KERN_ALERT
5682                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5683                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5684                 page->mapping, page->index);
5685         dump_page_flags(page->flags);
5686         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5687 }