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