Merge remote-tracking branch 'kernel-2.6.32/develop' into develop-2.6.36
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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 int min_free_order_shift = 1;
175
176 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
177 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
178 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
179
180 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
181   /*
182    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
183    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
184    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
185    * so the number of times add_active_range() can be called is
186    * related to the number of nodes and the number of holes
187    */
188   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
189     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
190     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
191   #else
192     #if MAX_NUMNODES >= 32
193       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
194       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
195     #else
196       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
197       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
198     #endif
199   #endif
200
201   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
202   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
203   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
204   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
206   static unsigned long __initdata required_movablecore;
207   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
208
209   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
210   int movable_zone;
211   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
212 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
213
214 #if MAX_NUMNODES > 1
215 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
216 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
217 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
218 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
219 #endif
220
221 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
222
223 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
224 {
225
226         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
227                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
228
229         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
230                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
231 }
232
233 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
234
235 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
236 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
237 {
238         int ret = 0;
239         unsigned seq;
240         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
241
242         do {
243                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
244                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
245                         ret = 1;
246                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
247                         ret = 1;
248         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
249
250         return ret;
251 }
252
253 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
254 {
255         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
256                 return 0;
257         if (zone != page_zone(page))
258                 return 0;
259
260         return 1;
261 }
262 /*
263  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
264  */
265 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
266 {
267         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
268                 return 1;
269         if (!page_is_consistent(zone, page))
270                 return 1;
271
272         return 0;
273 }
274 #else
275 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
276 {
277         return 0;
278 }
279 #endif
280
281 static void bad_page(struct page *page)
282 {
283         static unsigned long resume;
284         static unsigned long nr_shown;
285         static unsigned long nr_unshown;
286
287         /* Don't complain about poisoned pages */
288         if (PageHWPoison(page)) {
289                 __ClearPageBuddy(page);
290                 return;
291         }
292
293         /*
294          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
295          * or allow a steady drip of one report per second.
296          */
297         if (nr_shown == 60) {
298                 if (time_before(jiffies, resume)) {
299                         nr_unshown++;
300                         goto out;
301                 }
302                 if (nr_unshown) {
303                         printk(KERN_ALERT
304                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
305                                 nr_unshown);
306                         nr_unshown = 0;
307                 }
308                 nr_shown = 0;
309         }
310         if (nr_shown++ == 0)
311                 resume = jiffies + 60 * HZ;
312
313         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
314                 current->comm, page_to_pfn(page));
315         dump_page(page);
316
317         dump_stack();
318 out:
319         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
320         __ClearPageBuddy(page);
321         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
322 }
323
324 /*
325  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
326  *
327  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
328  *
329  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
330  *
331  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
332  * the head page (even the head page has this).
333  *
334  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
335  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
336  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
337  */
338
339 static void free_compound_page(struct page *page)
340 {
341         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
342 }
343
344 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
345 {
346         int i;
347         int nr_pages = 1 << order;
348
349         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
350         set_compound_order(page, order);
351         __SetPageHead(page);
352         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
353                 struct page *p = page + i;
354
355                 __SetPageTail(p);
356                 p->first_page = page;
357         }
358 }
359
360 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
361 {
362         int i;
363         int nr_pages = 1 << order;
364         int bad = 0;
365
366         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
367             unlikely(!PageHead(page))) {
368                 bad_page(page);
369                 bad++;
370         }
371
372         __ClearPageHead(page);
373
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376
377                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
378                         bad_page(page);
379                         bad++;
380                 }
381                 __ClearPageTail(p);
382         }
383
384         return bad;
385 }
386
387 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
388 {
389         int i;
390
391         /*
392          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
393          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
394          */
395         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
396         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
397                 clear_highpage(page + i);
398 }
399
400 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
401 {
402         set_page_private(page, order);
403         __SetPageBuddy(page);
404 }
405
406 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
407 {
408         __ClearPageBuddy(page);
409         set_page_private(page, 0);
410 }
411
412 /*
413  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
414  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
415  *
416  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
417  * the following equation:
418  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
419  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
420  * 1 buddy is #10:
421  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
422  *
423  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
424  * satisfies the following equation:
425  *     P = B & ~(1 << O)
426  *
427  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
428  */
429 static inline struct page *
430 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
431 {
432         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
433
434         return page + (buddy_idx - page_idx);
435 }
436
437 static inline unsigned long
438 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
439 {
440         return (page_idx & ~(1 << order));
441 }
442
443 /*
444  * This function checks whether a page is free && is the buddy
445  * we can do coalesce a page and its buddy if
446  * (a) the buddy is not in a hole &&
447  * (b) the buddy is in the buddy system &&
448  * (c) a page and its buddy have the same order &&
449  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
450  *
451  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
452  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
453  *
454  * For recording page's order, we use page_private(page).
455  */
456 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
457                                                                 int order)
458 {
459         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
460                 return 0;
461
462         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
463                 return 0;
464
465         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
466                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
467                 return 1;
468         }
469         return 0;
470 }
471
472 /*
473  * Freeing function for a buddy system allocator.
474  *
475  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
476  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
477  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
478  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
479  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
480  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
481  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
482  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
483  * parts of the VM system.
484  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
485  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
486  * order is recorded in page_private(page) field.
487  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
488  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
489  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
490  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
491  * triggers coalescing into a block of larger size.            
492  *
493  * -- wli
494  */
495
496 static inline void __free_one_page(struct page *page,
497                 struct zone *zone, unsigned int order,
498                 int migratetype)
499 {
500         unsigned long page_idx;
501         unsigned long combined_idx;
502         struct page *buddy;
503
504         if (unlikely(PageCompound(page)))
505                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
506                         return;
507
508         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
509
510         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
511
512         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
513         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
514
515         while (order < MAX_ORDER-1) {
516                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
517                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
518                         break;
519
520                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
521                 list_del(&buddy->lru);
522                 zone->free_area[order].nr_free--;
523                 rmv_page_order(buddy);
524                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
525                 page = page + (combined_idx - page_idx);
526                 page_idx = combined_idx;
527                 order++;
528         }
529         set_page_order(page, order);
530
531         /*
532          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
533          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
534          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
535          * that is happening, add the free page to the tail of the list
536          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
537          * as a higher order page
538          */
539         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
540                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
541                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
542                 higher_page = page + combined_idx - page_idx;
543                 higher_buddy = __page_find_buddy(higher_page, combined_idx, order + 1);
544                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
545                         list_add_tail(&page->lru,
546                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
547                         goto out;
548                 }
549         }
550
551         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
552 out:
553         zone->free_area[order].nr_free++;
554 }
555
556 /*
557  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
558  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
559  * free_pages_check() will verify...
560  */
561 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
562 {
563         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
564         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
565 }
566
567 static inline int free_pages_check(struct page *page)
568 {
569         if (unlikely(page_mapcount(page) |
570                 (page->mapping != NULL)  |
571                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
572                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
573                 bad_page(page);
574                 return 1;
575         }
576         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
577                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
578         return 0;
579 }
580
581 /*
582  * Frees a number of pages from the PCP lists
583  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
584  * count is the number of pages to free.
585  *
586  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
587  * see if this freeing clears that state.
588  *
589  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
590  * pinned" detection logic.
591  */
592 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
593                                         struct per_cpu_pages *pcp)
594 {
595         int migratetype = 0;
596         int batch_free = 0;
597         int to_free = count;
598
599         spin_lock(&zone->lock);
600         zone->all_unreclaimable = 0;
601         zone->pages_scanned = 0;
602
603         while (to_free) {
604                 struct page *page;
605                 struct list_head *list;
606
607                 /*
608                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
609                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
610                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
611                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
612                  * lists
613                  */
614                 do {
615                         batch_free++;
616                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
617                                 migratetype = 0;
618                         list = &pcp->lists[migratetype];
619                 } while (list_empty(list));
620
621                 do {
622                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
623                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
624                         list_del(&page->lru);
625                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
626                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
627                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
628                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
629         }
630         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
631         spin_unlock(&zone->lock);
632 }
633
634 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
635                                 int migratetype)
636 {
637         spin_lock(&zone->lock);
638         zone->all_unreclaimable = 0;
639         zone->pages_scanned = 0;
640
641         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
642         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
643         spin_unlock(&zone->lock);
644 }
645
646 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
647 {
648         int i;
649         int bad = 0;
650
651         trace_mm_page_free_direct(page, order);
652         kmemcheck_free_shadow(page, order);
653
654         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
655                 struct page *pg = page + i;
656
657                 if (PageAnon(pg))
658                         pg->mapping = NULL;
659                 bad += free_pages_check(pg);
660         }
661         if (bad)
662                 return false;
663
664         if (!PageHighMem(page)) {
665                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
666                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
667                                            PAGE_SIZE << order);
668         }
669         arch_free_page(page, order);
670         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
671
672         return true;
673 }
674
675 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
676 {
677         unsigned long flags;
678         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
679
680         if (!free_pages_prepare(page, order))
681                 return;
682
683         local_irq_save(flags);
684         if (unlikely(wasMlocked))
685                 free_page_mlock(page);
686         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
687         free_one_page(page_zone(page), page, order,
688                                         get_pageblock_migratetype(page));
689         local_irq_restore(flags);
690 }
691
692 /*
693  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
694  */
695 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
696 {
697         if (order == 0) {
698                 __ClearPageReserved(page);
699                 set_page_count(page, 0);
700                 set_page_refcounted(page);
701                 __free_page(page);
702         } else {
703                 int loop;
704
705                 prefetchw(page);
706                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
707                         struct page *p = &page[loop];
708
709                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
710                                 prefetchw(p + 1);
711                         __ClearPageReserved(p);
712                         set_page_count(p, 0);
713                 }
714
715                 set_page_refcounted(page);
716                 __free_pages(page, order);
717         }
718 }
719
720
721 /*
722  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
723  * Please do not alter this order without good reasons and regression
724  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
725  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
726  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
727  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
728  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
729  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
730  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
731  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
732  *
733  * -- wli
734  */
735 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
736         int low, int high, struct free_area *area,
737         int migratetype)
738 {
739         unsigned long size = 1 << high;
740
741         while (high > low) {
742                 area--;
743                 high--;
744                 size >>= 1;
745                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
746                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
747                 area->nr_free++;
748                 set_page_order(&page[size], high);
749         }
750 }
751
752 /*
753  * This page is about to be returned from the page allocator
754  */
755 static inline int check_new_page(struct page *page)
756 {
757         if (unlikely(page_mapcount(page) |
758                 (page->mapping != NULL)  |
759                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
760                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
761                 bad_page(page);
762                 return 1;
763         }
764         return 0;
765 }
766
767 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
768 {
769         int i;
770
771         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
772                 struct page *p = page + i;
773                 if (unlikely(check_new_page(p)))
774                         return 1;
775         }
776
777         set_page_private(page, 0);
778         set_page_refcounted(page);
779
780         arch_alloc_page(page, order);
781         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
782
783         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
784                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
785
786         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
787                 prep_compound_page(page, order);
788
789         return 0;
790 }
791
792 /*
793  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
794  * the smallest available page from the freelists
795  */
796 static inline
797 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
798                                                 int migratetype)
799 {
800         unsigned int current_order;
801         struct free_area * area;
802         struct page *page;
803
804         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
805         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
806                 area = &(zone->free_area[current_order]);
807                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
808                         continue;
809
810                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
811                                                         struct page, lru);
812                 list_del(&page->lru);
813                 rmv_page_order(page);
814                 area->nr_free--;
815                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
816                 return page;
817         }
818
819         return NULL;
820 }
821
822
823 /*
824  * This array describes the order lists are fallen back to when
825  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
826  */
827 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
828         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
829         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
830         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
831         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
832 };
833
834 /*
835  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
836  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
837  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
838  */
839 static int move_freepages(struct zone *zone,
840                           struct page *start_page, struct page *end_page,
841                           int migratetype)
842 {
843         struct page *page;
844         unsigned long order;
845         int pages_moved = 0;
846
847 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
848         /*
849          * page_zone is not safe to call in this context when
850          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
851          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
852          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
853          * grouping pages by mobility
854          */
855         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
856 #endif
857
858         for (page = start_page; page <= end_page;) {
859                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
860                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
861
862                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
863                         page++;
864                         continue;
865                 }
866
867                 if (!PageBuddy(page)) {
868                         page++;
869                         continue;
870                 }
871
872                 order = page_order(page);
873                 list_del(&page->lru);
874                 list_add(&page->lru,
875                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
876                 page += 1 << order;
877                 pages_moved += 1 << order;
878         }
879
880         return pages_moved;
881 }
882
883 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
884                                 int migratetype)
885 {
886         unsigned long start_pfn, end_pfn;
887         struct page *start_page, *end_page;
888
889         start_pfn = page_to_pfn(page);
890         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
891         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
892         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
893         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
894
895         /* Do not cross zone boundaries */
896         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
897                 start_page = page;
898         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
899                 return 0;
900
901         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
902 }
903
904 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
905                                         int start_order, int migratetype)
906 {
907         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
908
909         while (nr_pageblocks--) {
910                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
911                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
912         }
913 }
914
915 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
916 static inline struct page *
917 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
918 {
919         struct free_area * area;
920         int current_order;
921         struct page *page;
922         int migratetype, i;
923
924         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
925         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
926                                                 --current_order) {
927                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
928                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
929
930                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
931                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
932                                 continue;
933
934                         area = &(zone->free_area[current_order]);
935                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
936                                 continue;
937
938                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
939                                         struct page, lru);
940                         area->nr_free--;
941
942                         /*
943                          * If breaking a large block of pages, move all free
944                          * pages to the preferred allocation list. If falling
945                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
946                          * agressive about taking ownership of free pages
947                          */
948                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
949                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
950                                         page_group_by_mobility_disabled) {
951                                 unsigned long pages;
952                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
953                                                                 start_migratetype);
954
955                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
956                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
957                                                 page_group_by_mobility_disabled)
958                                         set_pageblock_migratetype(page,
959                                                                 start_migratetype);
960
961                                 migratetype = start_migratetype;
962                         }
963
964                         /* Remove the page from the freelists */
965                         list_del(&page->lru);
966                         rmv_page_order(page);
967
968                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
969                         if (current_order >= pageblock_order)
970                                 change_pageblock_range(page, current_order,
971                                                         start_migratetype);
972
973                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
974
975                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
976                                 start_migratetype, migratetype);
977
978                         return page;
979                 }
980         }
981
982         return NULL;
983 }
984
985 /*
986  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
987  * Call me with the zone->lock already held.
988  */
989 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
990                                                 int migratetype)
991 {
992         struct page *page;
993
994 retry_reserve:
995         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
996
997         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
998                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
999
1000                 /*
1001                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1002                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1003                  * and we want just one call site
1004                  */
1005                 if (!page) {
1006                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1007                         goto retry_reserve;
1008                 }
1009         }
1010
1011         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1012         return page;
1013 }
1014
1015 /* 
1016  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1017  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1018  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1019  */
1020 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1021                         unsigned long count, struct list_head *list,
1022                         int migratetype, int cold)
1023 {
1024         int i;
1025         
1026         spin_lock(&zone->lock);
1027         for (i = 0; i < count; ++i) {
1028                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1029                 if (unlikely(page == NULL))
1030                         break;
1031
1032                 /*
1033                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1034                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1035                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1036                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1037                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1038                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1039                  * properly.
1040                  */
1041                 if (likely(cold == 0))
1042                         list_add(&page->lru, list);
1043                 else
1044                         list_add_tail(&page->lru, list);
1045                 set_page_private(page, migratetype);
1046                 list = &page->lru;
1047         }
1048         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1049         spin_unlock(&zone->lock);
1050         return i;
1051 }
1052
1053 #ifdef CONFIG_NUMA
1054 /*
1055  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1056  * currently executing processor on remote nodes after they have
1057  * expired.
1058  *
1059  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1060  * a single processor.
1061  */
1062 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1063 {
1064         unsigned long flags;
1065         int to_drain;
1066
1067         local_irq_save(flags);
1068         if (pcp->count >= pcp->batch)
1069                 to_drain = pcp->batch;
1070         else
1071                 to_drain = pcp->count;
1072         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1073         pcp->count -= to_drain;
1074         local_irq_restore(flags);
1075 }
1076 #endif
1077
1078 /*
1079  * Drain pages of the indicated processor.
1080  *
1081  * The processor must either be the current processor and the
1082  * thread pinned to the current processor or a processor that
1083  * is not online.
1084  */
1085 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1086 {
1087         unsigned long flags;
1088         struct zone *zone;
1089
1090         for_each_populated_zone(zone) {
1091                 struct per_cpu_pageset *pset;
1092                 struct per_cpu_pages *pcp;
1093
1094                 local_irq_save(flags);
1095                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1096
1097                 pcp = &pset->pcp;
1098                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1099                 pcp->count = 0;
1100                 local_irq_restore(flags);
1101         }
1102 }
1103
1104 /*
1105  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1106  */
1107 void drain_local_pages(void *arg)
1108 {
1109         drain_pages(smp_processor_id());
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1114  */
1115 void drain_all_pages(void)
1116 {
1117         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1118 }
1119
1120 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1121
1122 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1123 {
1124         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1125         unsigned long flags;
1126         int order, t;
1127         struct list_head *curr;
1128
1129         if (!zone->spanned_pages)
1130                 return;
1131
1132         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1133
1134         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1135         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1136                 if (pfn_valid(pfn)) {
1137                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1138
1139                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1140                                 swsusp_unset_page_free(page);
1141                 }
1142
1143         for_each_migratetype_order(order, t) {
1144                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1145                         unsigned long i;
1146
1147                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1148                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1149                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1150                 }
1151         }
1152         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1153 }
1154 #endif /* CONFIG_PM */
1155
1156 /*
1157  * Free a 0-order page
1158  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1159  */
1160 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1161 {
1162         struct zone *zone = page_zone(page);
1163         struct per_cpu_pages *pcp;
1164         unsigned long flags;
1165         int migratetype;
1166         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1167
1168         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1169                 return;
1170
1171         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1172         set_page_private(page, migratetype);
1173         local_irq_save(flags);
1174         if (unlikely(wasMlocked))
1175                 free_page_mlock(page);
1176         __count_vm_event(PGFREE);
1177
1178         /*
1179          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1180          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1181          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1182          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1183          * excessively into the page allocator
1184          */
1185         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1186                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1187                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1188                         goto out;
1189                 }
1190                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1191         }
1192
1193         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1194         if (cold)
1195                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1196         else
1197                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1198         pcp->count++;
1199         if (pcp->count >= pcp->high) {
1200                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1201                 pcp->count -= pcp->batch;
1202         }
1203
1204 out:
1205         local_irq_restore(flags);
1206 }
1207
1208 /*
1209  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1210  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1211  * Each sub-page must be freed individually.
1212  *
1213  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1214  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1215  */
1216 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1217 {
1218         int i;
1219
1220         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1221         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1222
1223 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1224         /*
1225          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1226          * otherwise free the whole shadow.
1227          */
1228         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1229                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1230 #endif
1231
1232         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1233                 set_page_refcounted(page + i);
1234 }
1235
1236 /*
1237  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1238  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1239  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1240  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1241  * are enabled.
1242  *
1243  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1244  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1245  */
1246 int split_free_page(struct page *page)
1247 {
1248         unsigned int order;
1249         unsigned long watermark;
1250         struct zone *zone;
1251
1252         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1253
1254         zone = page_zone(page);
1255         order = page_order(page);
1256
1257         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1258         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1259         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1260                 return 0;
1261
1262         /* Remove page from free list */
1263         list_del(&page->lru);
1264         zone->free_area[order].nr_free--;
1265         rmv_page_order(page);
1266         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1267
1268         /* Split into individual pages */
1269         set_page_refcounted(page);
1270         split_page(page, order);
1271
1272         if (order >= pageblock_order - 1) {
1273                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1274                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1275                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1276         }
1277
1278         return 1 << order;
1279 }
1280
1281 /*
1282  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1283  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1284  * or two.
1285  */
1286 static inline
1287 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1288                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1289                         int migratetype)
1290 {
1291         unsigned long flags;
1292         struct page *page;
1293         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1294
1295 again:
1296         if (likely(order == 0)) {
1297                 struct per_cpu_pages *pcp;
1298                 struct list_head *list;
1299
1300                 local_irq_save(flags);
1301                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1302                 list = &pcp->lists[migratetype];
1303                 if (list_empty(list)) {
1304                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1305                                         pcp->batch, list,
1306                                         migratetype, cold);
1307                         if (unlikely(list_empty(list)))
1308                                 goto failed;
1309                 }
1310
1311                 if (cold)
1312                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1313                 else
1314                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1315
1316                 list_del(&page->lru);
1317                 pcp->count--;
1318         } else {
1319                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1320                         /*
1321                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1322                          *
1323                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1324                          * properly detect and handle allocation failures.
1325                          *
1326                          * We most definitely don't want callers attempting to
1327                          * allocate greater than order-1 page units with
1328                          * __GFP_NOFAIL.
1329                          */
1330                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1331                 }
1332                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1333                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1334                 spin_unlock(&zone->lock);
1335                 if (!page)
1336                         goto failed;
1337                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1338         }
1339
1340         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1341         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1342         local_irq_restore(flags);
1343
1344         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1345         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1346                 goto again;
1347         return page;
1348
1349 failed:
1350         local_irq_restore(flags);
1351         return NULL;
1352 }
1353
1354 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1355 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1356 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1357 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1358 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1359
1360 /* Mask to get the watermark bits */
1361 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1362
1363 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1364 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1365 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1366
1367 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1368
1369 static struct fail_page_alloc_attr {
1370         struct fault_attr attr;
1371
1372         u32 ignore_gfp_highmem;
1373         u32 ignore_gfp_wait;
1374         u32 min_order;
1375
1376 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1377
1378         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1379         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1380         struct dentry *min_order_file;
1381
1382 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1383
1384 } fail_page_alloc = {
1385         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1386         .ignore_gfp_wait = 1,
1387         .ignore_gfp_highmem = 1,
1388         .min_order = 1,
1389 };
1390
1391 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1392 {
1393         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1394 }
1395 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1396
1397 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1398 {
1399         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1400                 return 0;
1401         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1402                 return 0;
1403         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1404                 return 0;
1405         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1406                 return 0;
1407
1408         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1409 }
1410
1411 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1412
1413 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1414 {
1415         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1416         struct dentry *dir;
1417         int err;
1418
1419         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1420                                        "fail_page_alloc");
1421         if (err)
1422                 return err;
1423         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1424
1425         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1426                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1427                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1428
1429         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1430                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1431                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1432         fail_page_alloc.min_order_file =
1433                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1434                                    &fail_page_alloc.min_order);
1435
1436         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1437             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1438             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1439                 err = -ENOMEM;
1440                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1441                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1442                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1443                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1444         }
1445
1446         return err;
1447 }
1448
1449 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1450
1451 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1452
1453 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1454
1455 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1456 {
1457         return 0;
1458 }
1459
1460 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1461
1462 /*
1463  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1464  * of the allocation.
1465  */
1466 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1467                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1468 {
1469         /* free_pages my go negative - that's OK */
1470         long min = mark;
1471         long free_pages = zone_nr_free_pages(z) - (1 << order) + 1;
1472         int o;
1473
1474         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1475                 min -= min / 2;
1476         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1477                 min -= min / 4;
1478
1479         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1480                 return 0;
1481         for (o = 0; o < order; o++) {
1482                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1483                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1484
1485                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1486                 min >>= min_free_order_shift;
1487
1488                 if (free_pages <= min)
1489                         return 0;
1490         }
1491         return 1;
1492 }
1493
1494 #ifdef CONFIG_NUMA
1495 /*
1496  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1497  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1498  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1499  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1500  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1501  *
1502  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1503  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1504  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1505  *
1506  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1507  * nothing and returns NULL.
1508  *
1509  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1510  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1511  *
1512  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1513  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1514  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1515  * quickly as we can.
1516  */
1517 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1518 {
1519         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1520         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1521
1522         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1523         if (!zlc)
1524                 return NULL;
1525
1526         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1527                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1528                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1529         }
1530
1531         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1532                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1533                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1534         return allowednodes;
1535 }
1536
1537 /*
1538  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1539  * if it is worth looking at further for free memory:
1540  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1541  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1542  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1543  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1544  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1545  * else return false (zero) if it is not.
1546  *
1547  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1548  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1549  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1550  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1551  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1552  * into the second scan of the zonelist.
1553  *
1554  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1555  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1556  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1557  * unturned looking for a free page.
1558  */
1559 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1560                                                 nodemask_t *allowednodes)
1561 {
1562         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1563         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1564         int n;                          /* node that zone *z is on */
1565
1566         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1567         if (!zlc)
1568                 return 1;
1569
1570         i = z - zonelist->_zonerefs;
1571         n = zlc->z_to_n[i];
1572
1573         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1574         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1575 }
1576
1577 /*
1578  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1579  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1580  * from that zone don't waste time re-examining it.
1581  */
1582 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1583 {
1584         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1585         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1586
1587         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1588         if (!zlc)
1589                 return;
1590
1591         i = z - zonelist->_zonerefs;
1592
1593         set_bit(i, zlc->fullzones);
1594 }
1595
1596 #else   /* CONFIG_NUMA */
1597
1598 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1599 {
1600         return NULL;
1601 }
1602
1603 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1604                                 nodemask_t *allowednodes)
1605 {
1606         return 1;
1607 }
1608
1609 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1610 {
1611 }
1612 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1613
1614 /*
1615  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1616  * a page.
1617  */
1618 static struct page *
1619 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1620                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1621                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1622 {
1623         struct zoneref *z;
1624         struct page *page = NULL;
1625         int classzone_idx;
1626         struct zone *zone;
1627         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1628         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1629         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1630
1631         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1632 zonelist_scan:
1633         /*
1634          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1635          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1636          */
1637         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1638                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1639                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1640                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1641                                 continue;
1642                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1643                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1644                                 goto try_next_zone;
1645
1646                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1647                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1648                         unsigned long mark;
1649                         int ret;
1650
1651                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1652                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1653                                     classzone_idx, alloc_flags))
1654                                 goto try_this_zone;
1655
1656                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1657                                 goto this_zone_full;
1658
1659                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1660                         switch (ret) {
1661                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1662                                 /* did not scan */
1663                                 goto try_next_zone;
1664                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1665                                 /* scanned but unreclaimable */
1666                                 goto this_zone_full;
1667                         default:
1668                                 /* did we reclaim enough */
1669                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1670                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1671                                         goto this_zone_full;
1672                         }
1673                 }
1674
1675 try_this_zone:
1676                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1677                                                 gfp_mask, migratetype);
1678                 if (page)
1679                         break;
1680 this_zone_full:
1681                 if (NUMA_BUILD)
1682                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1683 try_next_zone:
1684                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1685                         /*
1686                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1687                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1688                          */
1689                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1690                         zlc_active = 1;
1691                         did_zlc_setup = 1;
1692                 }
1693         }
1694
1695         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1696                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1697                 zlc_active = 0;
1698                 goto zonelist_scan;
1699         }
1700         return page;
1701 }
1702
1703 static inline int
1704 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1705                                 unsigned long pages_reclaimed)
1706 {
1707         /* Do not loop if specifically requested */
1708         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1709                 return 0;
1710
1711         /*
1712          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1713          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1714          * implementations.
1715          */
1716         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1717                 return 1;
1718
1719         /*
1720          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1721          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1722          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1723          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1724          * allocation still fails, we stop retrying.
1725          */
1726         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1727                 return 1;
1728
1729         /*
1730          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1731          * explicitly requests that.
1732          */
1733         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1734                 return 1;
1735
1736         return 0;
1737 }
1738
1739 static inline struct page *
1740 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1741         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1742         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1743         int migratetype)
1744 {
1745         struct page *page;
1746
1747         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1748         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1749                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1750                 return NULL;
1751         }
1752
1753         /*
1754          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1755          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1756          * we're still under heavy pressure.
1757          */
1758         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1759                 order, zonelist, high_zoneidx,
1760                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1761                 preferred_zone, migratetype);
1762         if (page)
1763                 goto out;
1764
1765         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1766                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1767                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1768                         goto out;
1769                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1770                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1771                         goto out;
1772                 /*
1773                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1774                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1775                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1776                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1777                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1778                  */
1779                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1780                         goto out;
1781         }
1782         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1783         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1784
1785 out:
1786         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1787         return page;
1788 }
1789
1790 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1791 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1792 static struct page *
1793 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1794         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1795         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1796         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1797 {
1798         struct page *page;
1799
1800         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1801                 return NULL;
1802
1803         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1804                                                                 nodemask);
1805         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1806
1807                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1808                 drain_pages(get_cpu());
1809                 put_cpu();
1810
1811                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1812                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1813                                 alloc_flags, preferred_zone,
1814                                 migratetype);
1815                 if (page) {
1816                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1817                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1818                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1819                         return page;
1820                 }
1821
1822                 /*
1823                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1824                  * The most likely reason is that pages exist,
1825                  * but not enough to satisfy watermarks.
1826                  */
1827                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1828                 defer_compaction(preferred_zone);
1829
1830                 cond_resched();
1831         }
1832
1833         return NULL;
1834 }
1835 #else
1836 static inline struct page *
1837 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1838         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1839         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1840         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1841 {
1842         return NULL;
1843 }
1844 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1845
1846 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1847 static inline struct page *
1848 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1849         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1850         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1851         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1852 {
1853         struct page *page = NULL;
1854         struct reclaim_state reclaim_state;
1855         struct task_struct *p = current;
1856         bool drained = false;
1857
1858         cond_resched();
1859
1860         /* We now go into synchronous reclaim */
1861         cpuset_memory_pressure_bump();
1862         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1863         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1864         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1865         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1866
1867         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1868
1869         p->reclaim_state = NULL;
1870         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1871         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1872
1873         cond_resched();
1874
1875         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1876                 return NULL;
1877
1878 retry:
1879         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1880                                         zonelist, high_zoneidx,
1881                                         alloc_flags, preferred_zone,
1882                                         migratetype);
1883
1884         /*
1885          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1886          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1887          */
1888         if (!page && !drained) {
1889                 drain_all_pages();
1890                 drained = true;
1891                 goto retry;
1892         }
1893
1894         return page;
1895 }
1896
1897 /*
1898  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1899  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1900  */
1901 static inline struct page *
1902 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1903         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1904         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1905         int migratetype)
1906 {
1907         struct page *page;
1908
1909         do {
1910                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1911                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1912                         preferred_zone, migratetype);
1913
1914                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1915                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1916         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1917
1918         return page;
1919 }
1920
1921 static inline
1922 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1923                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1924 {
1925         struct zoneref *z;
1926         struct zone *zone;
1927
1928         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1929                 wakeup_kswapd(zone, order);
1930 }
1931
1932 static inline int
1933 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1934 {
1935         struct task_struct *p = current;
1936         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1937         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1938
1939         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1940         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1941
1942         /*
1943          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1944          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1945          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1946          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1947          */
1948         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1949
1950         if (!wait) {
1951                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1952                 /*
1953                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1954                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1955                  */
1956                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1957         } else if (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt())
1958                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1959
1960         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1961                 if (!in_interrupt() &&
1962                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1963                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1964                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1965         }
1966
1967         return alloc_flags;
1968 }
1969
1970 static inline struct page *
1971 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1972         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1973         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1974         int migratetype)
1975 {
1976         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1977         struct page *page = NULL;
1978         int alloc_flags;
1979         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1980         unsigned long did_some_progress;
1981         struct task_struct *p = current;
1982
1983         /*
1984          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1985          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1986          * be using allocators in order of preference for an area that is
1987          * too large.
1988          */
1989         if (order >= MAX_ORDER) {
1990                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
1991                 return NULL;
1992         }
1993
1994         /*
1995          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1996          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1997          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1998          * using a larger set of nodes after it has established that the
1999          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2000          * over allocated.
2001          */
2002         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2003                 goto nopage;
2004
2005 restart:
2006         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2007                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
2008
2009         /*
2010          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2011          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2012          * to how we want to proceed.
2013          */
2014         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2015
2016         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2017         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2018                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2019                         preferred_zone, migratetype);
2020         if (page)
2021                 goto got_pg;
2022
2023 rebalance:
2024         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2025         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2026                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2027                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2028                                 preferred_zone, migratetype);
2029                 if (page)
2030                         goto got_pg;
2031         }
2032
2033         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2034         if (!wait)
2035                 goto nopage;
2036
2037         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2038         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
2039                 goto nopage;
2040
2041         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2042         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2043                 goto nopage;
2044
2045         /* Try direct compaction */
2046         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2047                                         zonelist, high_zoneidx,
2048                                         nodemask,
2049                                         alloc_flags, preferred_zone,
2050                                         migratetype, &did_some_progress);
2051         if (page)
2052                 goto got_pg;
2053
2054         /* Try direct reclaim and then allocating */
2055         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2056                                         zonelist, high_zoneidx,
2057                                         nodemask,
2058                                         alloc_flags, preferred_zone,
2059                                         migratetype, &did_some_progress);
2060         if (page)
2061                 goto got_pg;
2062
2063         /*
2064          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2065          * running out of options and have to consider going OOM
2066          */
2067         if (!did_some_progress) {
2068                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2069                         if (oom_killer_disabled)
2070                                 goto nopage;
2071                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2072                                         zonelist, high_zoneidx,
2073                                         nodemask, preferred_zone,
2074                                         migratetype);
2075                         if (page)
2076                                 goto got_pg;
2077
2078                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2079                                 /*
2080                                  * The oom killer is not called for high-order
2081                                  * allocations that may fail, so if no progress
2082                                  * is being made, there are no other options and
2083                                  * retrying is unlikely to help.
2084                                  */
2085                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2086                                         goto nopage;
2087                                 /*
2088                                  * The oom killer is not called for lowmem
2089                                  * allocations to prevent needlessly killing
2090                                  * innocent tasks.
2091                                  */
2092                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2093                                         goto nopage;
2094                         }
2095
2096                         goto restart;
2097                 }
2098         }
2099
2100         /* Check if we should retry the allocation */
2101         pages_reclaimed += did_some_progress;
2102         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2103                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2104                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2105                 goto rebalance;
2106         }
2107
2108 nopage:
2109         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2110                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
2111                         " order:%d, mode:0x%x\n",
2112                         p->comm, order, gfp_mask);
2113                 dump_stack();
2114                 show_mem();
2115         }
2116         return page;
2117 got_pg:
2118         if (kmemcheck_enabled)
2119                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2120         return page;
2121
2122 }
2123
2124 /*
2125  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2126  */
2127 struct page *
2128 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2129                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2130 {
2131         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2132         struct zone *preferred_zone;
2133         struct page *page;
2134         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2135
2136         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2137
2138         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2139
2140         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2141
2142         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2143                 return NULL;
2144
2145         /*
2146          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2147          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2148          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2149          */
2150         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2151                 return NULL;
2152
2153         get_mems_allowed();
2154         /* The preferred zone is used for statistics later */
2155         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
2156         if (!preferred_zone) {
2157                 put_mems_allowed();
2158                 return NULL;
2159         }
2160
2161         /* First allocation attempt */
2162         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2163                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2164                         preferred_zone, migratetype);
2165         if (unlikely(!page))
2166                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2167                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2168                                 preferred_zone, migratetype);
2169         put_mems_allowed();
2170
2171         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2172         return page;
2173 }
2174 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2175
2176 /*
2177  * Common helper functions.
2178  */
2179 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2180 {
2181         struct page *page;
2182
2183         /*
2184          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2185          * a highmem page
2186          */
2187         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2188
2189         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2190         if (!page)
2191                 return 0;
2192         return (unsigned long) page_address(page);
2193 }
2194 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2195
2196 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2197 {
2198         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2199 }
2200 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2201
2202 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2203 {
2204         int i = pagevec_count(pvec);
2205
2206         while (--i >= 0) {
2207                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2208                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2209         }
2210 }
2211
2212 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2213 {
2214         if (put_page_testzero(page)) {
2215                 if (order == 0)
2216                         free_hot_cold_page(page, 0);
2217                 else
2218                         __free_pages_ok(page, order);
2219         }
2220 }
2221
2222 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2223
2224 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2225 {
2226         if (addr != 0) {
2227                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2228                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2229         }
2230 }
2231
2232 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2233
2234 /**
2235  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2236  * @size: the number of bytes to allocate
2237  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2238  *
2239  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2240  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2241  * allocate memory in power-of-two pages.
2242  *
2243  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2244  *
2245  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2246  */
2247 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2248 {
2249         unsigned int order = get_order(size);
2250         unsigned long addr;
2251
2252         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2253         if (addr) {
2254                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2255                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2256
2257                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2258                 while (used < alloc_end) {
2259                         free_page(used);
2260                         used += PAGE_SIZE;
2261                 }
2262         }
2263
2264         return (void *)addr;
2265 }
2266 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2267
2268 /**
2269  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2270  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2271  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2272  *
2273  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2274  */
2275 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2276 {
2277         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2278         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2279
2280         while (addr < end) {
2281                 free_page(addr);
2282                 addr += PAGE_SIZE;
2283         }
2284 }
2285 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2286
2287 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2288 {
2289         struct zoneref *z;
2290         struct zone *zone;
2291
2292         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2293         unsigned int sum = 0;
2294
2295         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2296
2297         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2298                 unsigned long size = zone->present_pages;
2299                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2300                 if (size > high)
2301                         sum += size - high;
2302         }
2303
2304         return sum;
2305 }
2306
2307 /*
2308  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2309  */
2310 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2311 {
2312         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2313 }
2314 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2315
2316 /*
2317  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2318  */
2319 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2320 {
2321         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2322 }
2323
2324 static inline void show_node(struct zone *zone)
2325 {
2326         if (NUMA_BUILD)
2327                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2328 }
2329
2330 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2331 {
2332         val->totalram = totalram_pages;
2333         val->sharedram = 0;
2334         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2335         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2336         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2337         val->freehigh = nr_free_highpages();
2338         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2339 }
2340
2341 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2342
2343 #ifdef CONFIG_NUMA
2344 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2345 {
2346         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2347
2348         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2349         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2350 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2351         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2352         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2353                         NR_FREE_PAGES);
2354 #else
2355         val->totalhigh = 0;
2356         val->freehigh = 0;
2357 #endif
2358         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2359 }
2360 #endif
2361
2362 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2363
2364 /*
2365  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2366  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2367  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2368  */
2369 void show_free_areas(void)
2370 {
2371         int cpu;
2372         struct zone *zone;
2373
2374         for_each_populated_zone(zone) {
2375                 show_node(zone);
2376                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2377
2378                 for_each_online_cpu(cpu) {
2379                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2380
2381                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2382
2383                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2384                                cpu, pageset->pcp.high,
2385                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2386                 }
2387         }
2388
2389         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2390                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2391                 " unevictable:%lu"
2392                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2393                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2394                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2395                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2396                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2397                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2398                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2399                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2400                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2401                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2402                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2403                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2404                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2405                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2406                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2407                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2408                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2409                 global_page_state(NR_SHMEM),
2410                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2411                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2412
2413         for_each_populated_zone(zone) {
2414                 int i;
2415
2416                 show_node(zone);
2417                 printk("%s"
2418                         " free:%lukB"
2419                         " min:%lukB"
2420                         " low:%lukB"
2421                         " high:%lukB"
2422                         " active_anon:%lukB"
2423                         " inactive_anon:%lukB"
2424                         " active_file:%lukB"
2425                         " inactive_file:%lukB"
2426                         " unevictable:%lukB"
2427                         " isolated(anon):%lukB"
2428                         " isolated(file):%lukB"
2429                         " present:%lukB"
2430                         " mlocked:%lukB"
2431                         " dirty:%lukB"
2432                         " writeback:%lukB"
2433                         " mapped:%lukB"
2434                         " shmem:%lukB"
2435                         " slab_reclaimable:%lukB"
2436                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2437                         " kernel_stack:%lukB"
2438                         " pagetables:%lukB"
2439                         " unstable:%lukB"
2440                         " bounce:%lukB"
2441                         " writeback_tmp:%lukB"
2442                         " pages_scanned:%lu"
2443                         " all_unreclaimable? %s"
2444                         "\n",
2445                         zone->name,
2446                         K(zone_nr_free_pages(zone)),
2447                         K(min_wmark_pages(zone)),
2448                         K(low_wmark_pages(zone)),
2449                         K(high_wmark_pages(zone)),
2450                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2451                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2452                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2453                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2454                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2455                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2456                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2457                         K(zone->present_pages),
2458                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2459                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2460                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2461                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2462                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2463                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2464                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2465                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2466                                 THREAD_SIZE / 1024,
2467                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2468                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2469                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2470                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2471                         zone->pages_scanned,
2472                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2473                         );
2474                 printk("lowmem_reserve[]:");
2475                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2476                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2477                 printk("\n");
2478         }
2479
2480         for_each_populated_zone(zone) {
2481                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2482
2483                 show_node(zone);
2484                 printk("%s: ", zone->name);
2485
2486                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2487                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2488                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2489                         total += nr[order] << order;
2490                 }
2491                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2492                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2493                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2494                 printk("= %lukB\n", K(total));
2495         }
2496
2497         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2498
2499         show_swap_cache_info();
2500 }
2501
2502 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2503 {
2504         zoneref->zone = zone;
2505         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2506 }
2507
2508 /*
2509  * Builds allocation fallback zone lists.
2510  *
2511  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2512  */
2513 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2514                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2515 {
2516         struct zone *zone;
2517
2518         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2519         zone_type++;
2520
2521         do {
2522                 zone_type--;
2523                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2524                 if (populated_zone(zone)) {
2525                         zoneref_set_zone(zone,
2526                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2527                         check_highest_zone(zone_type);
2528                 }
2529
2530         } while (zone_type);
2531         return nr_zones;
2532 }
2533
2534
2535 /*
2536  *  zonelist_order:
2537  *  0 = automatic detection of better ordering.
2538  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2539  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2540  *
2541  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2542  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2543  */
2544 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2545 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2546 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2547
2548 /* zonelist order in the kernel.
2549  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2550  */
2551 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2552 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2553
2554
2555 #ifdef CONFIG_NUMA
2556 /* The value user specified ....changed by config */
2557 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2558 /* string for sysctl */
2559 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2560 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2561
2562 /*
2563  * interface for configure zonelist ordering.
2564  * command line option "numa_zonelist_order"
2565  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2566  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2567  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2568  */
2569
2570 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2571 {
2572         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2573                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2574         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2575                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2576         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2577                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2578         } else {
2579                 printk(KERN_WARNING
2580                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2581                         "%s\n", s);
2582                 return -EINVAL;
2583         }
2584         return 0;
2585 }
2586
2587 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2588 {
2589         if (s)
2590                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2591         return 0;
2592 }
2593 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2594
2595 /*
2596  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2597  */
2598 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2599                 void __user *buffer, size_t *length,
2600                 loff_t *ppos)
2601 {
2602         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2603         int ret;
2604         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2605
2606         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2607         if (write)
2608                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2609         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2610         if (ret)
2611                 goto out;
2612         if (write) {
2613                 int oldval = user_zonelist_order;
2614                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2615                         /*
2616                          * bogus value.  restore saved string
2617                          */
2618                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2619                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2620                         user_zonelist_order = oldval;
2621                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2622                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2623                         build_all_zonelists(NULL);
2624                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2625                 }
2626         }
2627 out:
2628         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2629         return ret;
2630 }
2631
2632
2633 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2634 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2635
2636 /**
2637  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2638  * @node: node whose fallback list we're appending
2639  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2640  *
2641  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2642  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2643  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2644  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2645  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2646  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2647  * on them otherwise.
2648  * It returns -1 if no node is found.
2649  */
2650 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2651 {
2652         int n, val;
2653         int min_val = INT_MAX;
2654         int best_node = -1;
2655         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2656
2657         /* Use the local node if we haven't already */
2658         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2659                 node_set(node, *used_node_mask);
2660                 return node;
2661         }
2662
2663         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2664
2665                 /* Don't want a node to appear more than once */
2666                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2667                         continue;
2668
2669                 /* Use the distance array to find the distance */
2670                 val = node_distance(node, n);
2671
2672                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2673                 val += (n < node);
2674
2675                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2676                 tmp = cpumask_of_node(n);
2677                 if (!cpumask_empty(tmp))
2678                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2679
2680                 /* Slight preference for less loaded node */
2681                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2682                 val += node_load[n];
2683
2684                 if (val < min_val) {
2685                         min_val = val;
2686                         best_node = n;
2687                 }
2688         }
2689
2690         if (best_node >= 0)
2691                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2692
2693         return best_node;
2694 }
2695
2696
2697 /*
2698  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2699  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2700  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2701  */
2702 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2703 {
2704         int j;
2705         struct zonelist *zonelist;
2706
2707         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2708         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2709                 ;
2710         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2711                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2712         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2713         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2714 }
2715
2716 /*
2717  * Build gfp_thisnode zonelists
2718  */
2719 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2720 {
2721         int j;
2722         struct zonelist *zonelist;
2723
2724         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2725         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2726         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2727         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2728 }
2729
2730 /*
2731  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2732  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2733  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2734  * may still exist in local DMA zone.
2735  */
2736 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2737
2738 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2739 {
2740         int pos, j, node;
2741         int zone_type;          /* needs to be signed */
2742         struct zone *z;
2743         struct zonelist *zonelist;
2744
2745         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2746         pos = 0;
2747         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2748                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2749                         node = node_order[j];
2750                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2751                         if (populated_zone(z)) {
2752                                 zoneref_set_zone(z,
2753                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2754                                 check_highest_zone(zone_type);
2755                         }
2756                 }
2757         }
2758         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2759         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2760 }
2761
2762 static int default_zonelist_order(void)
2763 {
2764         int nid, zone_type;
2765         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2766         struct zone *z;
2767         int average_size;
2768         /*
2769          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2770          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2771          * into OOM very easily.
2772          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2773          */
2774         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2775         low_kmem_size = 0;
2776         total_size = 0;
2777         for_each_online_node(nid) {
2778                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2779                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2780                         if (populated_zone(z)) {
2781                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2782                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2783                                 total_size += z->present_pages;
2784                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2785                                 /*
2786                                  * If any node has only lowmem, then node order
2787                                  * is preferred to allow kernel allocations
2788                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2789                                  * on other nodes when there is an abundance of
2790                                  * lowmem available to allocate from.
2791                                  */
2792                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2793                         }
2794                 }
2795         }
2796         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2797             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2798                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2799         /*
2800          * look into each node's config.
2801          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2802          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2803          */
2804         average_size = total_size /
2805                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2806         for_each_online_node(nid) {
2807                 low_kmem_size = 0;
2808                 total_size = 0;
2809                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2810                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2811                         if (populated_zone(z)) {
2812                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2813                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2814                                 total_size += z->present_pages;
2815                         }
2816                 }
2817                 if (low_kmem_size &&
2818                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2819                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2820                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2821         }
2822         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2823 }
2824
2825 static void set_zonelist_order(void)
2826 {
2827         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2828                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2829         else
2830                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2831 }
2832
2833 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2834 {
2835         int j, node, load;
2836         enum zone_type i;
2837         nodemask_t used_mask;
2838         int local_node, prev_node;
2839         struct zonelist *zonelist;
2840         int order = current_zonelist_order;
2841
2842         /* initialize zonelists */
2843         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2844                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2845                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2846                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2847         }
2848
2849         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2850         local_node = pgdat->node_id;
2851         load = nr_online_nodes;
2852         prev_node = local_node;
2853         nodes_clear(used_mask);
2854
2855         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2856         j = 0;
2857
2858         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2859                 int distance = node_distance(local_node, node);
2860
2861                 /*
2862                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2863                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2864                  */
2865                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2866                         zone_reclaim_mode = 1;
2867
2868                 /*
2869                  * We don't want to pressure a particular node.
2870                  * So adding penalty to the first node in same
2871                  * distance group to make it round-robin.
2872                  */
2873                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2874                         node_load[node] = load;
2875
2876                 prev_node = node;
2877                 load--;
2878                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2879                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2880                 else
2881                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2882         }
2883
2884         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2885                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2886                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2887         }
2888
2889         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2890 }
2891
2892 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2893 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2894 {
2895         struct zonelist *zonelist;
2896         struct zonelist_cache *zlc;
2897         struct zoneref *z;
2898
2899         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2900         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2901         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2902         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2903                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2904 }
2905
2906 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
2907 /*
2908  * Return node id of node used for "local" allocations.
2909  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
2910  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
2911  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
2912  */
2913 int local_memory_node(int node)
2914 {
2915         struct zone *zone;
2916
2917         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
2918                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
2919                                    NULL,
2920                                    &zone);
2921         return zone->node;
2922 }
2923 #endif
2924
2925 #else   /* CONFIG_NUMA */
2926
2927 static void set_zonelist_order(void)
2928 {
2929         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2930 }
2931
2932 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2933 {
2934         int node, local_node;
2935         enum zone_type j;
2936         struct zonelist *zonelist;
2937
2938         local_node = pgdat->node_id;
2939
2940         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2941         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2942
2943         /*
2944          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2945          * of all the other nodes.
2946          * We don't want to pressure a particular node, so when
2947          * building the zones for node N, we make sure that the
2948          * zones coming right after the local ones are those from
2949          * node N+1 (modulo N)
2950          */
2951         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2952                 if (!node_online(node))
2953                         continue;
2954                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2955                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2956         }
2957         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2958                 if (!node_online(node))
2959                         continue;
2960                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2961                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2962         }
2963
2964         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2965         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2966 }
2967
2968 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2969 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2970 {
2971         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2972 }
2973
2974 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2975
2976 /*
2977  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2978  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2979  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2980  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2981  * with interrupts disabled.
2982  *
2983  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2984  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2985  * hotplugged processors.
2986  *
2987  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2988  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2989  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2990  */
2991 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
2992 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
2993 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
2994
2995 /*
2996  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
2997  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
2998  */
2999 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3000
3001 /* return values int ....just for stop_machine() */
3002 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3003 {
3004         int nid;
3005         int cpu;
3006
3007 #ifdef CONFIG_NUMA
3008         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3009 #endif
3010         for_each_online_node(nid) {
3011                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3012
3013                 build_zonelists(pgdat);
3014                 build_zonelist_cache(pgdat);
3015         }
3016
3017 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3018         /* Setup real pagesets for the new zone */
3019         if (data) {
3020                 struct zone *zone = data;
3021                 setup_zone_pageset(zone);
3022         }
3023 #endif
3024
3025         /*
3026          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3027          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3028          * each zone will be allocated later when the per cpu
3029          * allocator is available.
3030          *
3031          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3032          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3033          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3034          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3035          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3036          * (a chicken-egg dilemma).
3037          */
3038         for_each_possible_cpu(cpu) {
3039                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3040
3041 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3042                 /*
3043                  * We now know the "local memory node" for each node--
3044                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3045                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3046                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3047                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3048                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3049                  */
3050                 if (cpu_online(cpu))
3051                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3052 #endif
3053         }
3054
3055         return 0;
3056 }
3057
3058 /*
3059  * Called with zonelists_mutex held always
3060  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3061  */
3062 void build_all_zonelists(void *data)
3063 {
3064         set_zonelist_order();
3065
3066         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3067                 __build_all_zonelists(NULL);
3068                 mminit_verify_zonelist();
3069                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3070         } else {
3071                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3072                    of zonelist */
3073                 stop_machine(__build_all_zonelists, data, NULL);
3074                 /* cpuset refresh routine should be here */
3075         }
3076         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3077         /*
3078          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3079          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3080          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3081          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3082          * disabled and enable it later
3083          */
3084         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3085                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3086         else
3087                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3088
3089         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3090                 "Total pages: %ld\n",
3091                         nr_online_nodes,
3092                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3093                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3094                         vm_total_pages);
3095 #ifdef CONFIG_NUMA
3096         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3097 #endif
3098 }
3099
3100 /*
3101  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3102  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3103  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3104  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3105  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3106  * conservative, even though it seems large.
3107  *
3108  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3109  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3110  */
3111 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3112
3113 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3114 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3115 {
3116         unsigned long size = 1;
3117
3118         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3119
3120         while (size < pages)
3121                 size <<= 1;
3122
3123         /*
3124          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3125          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3126          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3127          */
3128         size = min(size, 4096UL);
3129
3130         return max(size, 4UL);
3131 }
3132 #else
3133 /*
3134  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3135  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3136  *
3137  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3138  *
3139  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3140  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3141  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3142  *
3143  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3144  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3145  *
3146  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3147  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3148  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3149  */
3150 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3151 {
3152         return 4096UL;
3153 }
3154 #endif
3155
3156 /*
3157  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3158  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3159  * hash function before the remainder is taken.
3160  */
3161 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3162 {
3163         return ffz(~size);
3164 }
3165
3166 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3167
3168 /*
3169  * Check if a pageblock contains reserved pages
3170  */
3171 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn)
3172 {
3173         unsigned long end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages;
3174         unsigned long pfn;
3175
3176         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
3177                 if (PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3178                         return 1;
3179         return 0;
3180 }
3181
3182 /*
3183  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3184  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3185  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3186  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3187  * blocks as reclaim kicks in
3188  */
3189 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3190 {
3191         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3192         struct page *page;
3193         unsigned long block_migratetype;
3194         int reserve;
3195
3196         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3197         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3198         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3199         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3200                                                         pageblock_order;
3201
3202         /*
3203          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3204          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3205          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3206          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3207          * future allocation of hugepages at runtime.
3208          */
3209         reserve = min(2, reserve);
3210
3211         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3212                 if (!pfn_valid(pfn))
3213                         continue;
3214                 page = pfn_to_page(pfn);
3215
3216                 /* Watch out for overlapping nodes */
3217                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3218                         continue;
3219
3220                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3221                 if (pageblock_is_reserved(pfn))
3222                         continue;
3223
3224                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3225
3226                 /* If this block is reserved, account for it */
3227                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3228                         reserve--;
3229                         continue;
3230                 }
3231
3232                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3233                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3234                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3235                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3236                         reserve--;
3237                         continue;
3238                 }
3239
3240                 /*
3241                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3242                  * take it back
3243                  */
3244                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3245                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3246                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3247                 }
3248         }
3249 }
3250
3251 /*
3252  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3253  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3254  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3255  */
3256 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3257                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3258 {
3259         struct page *page;
3260         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3261         unsigned long pfn;
3262         struct zone *z;
3263
3264         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3265                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3266
3267         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3268         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3269                 /*
3270                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3271                  * handed to this function.  They do not
3272                  * exist on hotplugged memory.
3273                  */
3274                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3275                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3276                                 continue;
3277                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3278                                 continue;
3279                 }
3280                 page = pfn_to_page(pfn);
3281                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3282                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3283                 init_page_count(page);
3284                 reset_page_mapcount(page);
3285                 SetPageReserved(page);
3286                 /*
3287                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3288                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3289                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3290                  * the address space during boot when many long-lived
3291                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3292                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3293                  * setup_zone_migrate_reserve()
3294                  *
3295                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3296                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3297                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3298                  * pfn out of zone.
3299                  */
3300                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3301                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3302                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3303                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3304
3305                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3306 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3307                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3308                 if (!is_highmem_idx(zone))
3309                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3310 #endif
3311         }
3312 }
3313
3314 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3315 {
3316         int order, t;
3317         for_each_migratetype_order(order, t) {
3318                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3319                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3320         }
3321 }
3322
3323 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3324 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3325         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3326 #endif
3327
3328 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3329 {
3330 #ifdef CONFIG_MMU
3331         int batch;
3332
3333         /*
3334          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3335          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3336          *
3337          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3338          */
3339         batch = zone->present_pages / 1024;
3340         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3341                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3342         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3343         if (batch < 1)
3344                 batch = 1;
3345
3346         /*
3347          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3348          * of 2 value was found to be more likely to have
3349          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3350          *
3351          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3352          * batches of pages, one task can end up with a lot
3353          * of pages of one half of the possible page colors
3354          * and the other with pages of the other colors.
3355          */
3356         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3357
3358         return batch;
3359
3360 #else
3361         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3362          * conditions.
3363          *
3364          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3365          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3366          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3367          *
3368          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3369          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3370          * can be a significant delay between the individual batches being
3371          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3372          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3373          */
3374         return 0;
3375 #endif
3376 }
3377
3378 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3379 {
3380         struct per_cpu_pages *pcp;
3381         int migratetype;
3382
3383         memset(p, 0, sizeof(*p));
3384
3385         pcp = &p->pcp;
3386         pcp->count = 0;
3387         pcp->high = 6 * batch;
3388         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3389         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3390                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3391 }
3392
3393 /*
3394  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3395  * to the value high for the pageset p.
3396  */
3397
3398 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3399                                 unsigned long high)
3400 {
3401         struct per_cpu_pages *pcp;
3402
3403         pcp = &p->pcp;
3404         pcp->high = high;
3405         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3406         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3407                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3408 }
3409
3410 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3411 {
3412         int cpu;
3413
3414         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3415
3416         for_each_possible_cpu(cpu) {
3417                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3418
3419                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3420
3421                 if (percpu_pagelist_fraction)
3422                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3423                                 (zone->present_pages /
3424                                         percpu_pagelist_fraction));
3425         }
3426 }
3427
3428 /*
3429  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3430  * Before this call only boot pagesets were available.
3431  */
3432 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3433 {
3434         struct zone *zone;
3435
3436         for_each_populated_zone(zone)
3437                 setup_zone_pageset(zone);
3438 }
3439
3440 static noinline __init_refok
3441 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3442 {
3443         int i;
3444         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3445         size_t alloc_size;
3446
3447         /*
3448          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3449          * per zone.
3450          */
3451         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3452                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3453         zone->wait_table_bits =
3454                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3455         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3456                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3457
3458         if (!slab_is_available()) {
3459                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3460                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3461         } else {
3462                 /*
3463                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3464                  * via memory hot-add.
3465                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3466                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3467                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3468                  * node itself as well.
3469                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3470                  * necessary.
3471                  */
3472                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3473         }
3474         if (!zone->wait_table)
3475                 return -ENOMEM;
3476
3477         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3478                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3479
3480         return 0;
3481 }
3482
3483 static int __zone_pcp_update(void *data)
3484 {
3485         struct zone *zone = data;
3486         int cpu;
3487         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3488
3489         for_each_possible_cpu(cpu) {
3490                 struct per_cpu_pageset *pset;
3491                 struct per_cpu_pages *pcp;
3492
3493                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3494                 pcp = &pset->pcp;
3495
3496                 local_irq_save(flags);
3497                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3498                 setup_pageset(pset, batch);
3499                 local_irq_restore(flags);
3500         }
3501         return 0;
3502 }
3503
3504 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3505 {
3506         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3507 }
3508
3509 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3510 {
3511         /*
3512          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3513          * relies on the ability of the linker to provide the
3514          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3515          */
3516         zone->pageset = &boot_pageset;
3517
3518         if (zone->present_pages)
3519                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3520                         zone->name, zone->present_pages,
3521                                          zone_batchsize(zone));
3522 }
3523
3524 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3525                                         unsigned long zone_start_pfn,
3526                                         unsigned long size,
3527                                         enum memmap_context context)
3528 {
3529         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3530         int ret;
3531         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3532         if (ret)
3533                 return ret;
3534         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3535
3536         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3537
3538         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3539                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3540                         pgdat->node_id,
3541                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3542                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3543
3544         zone_init_free_lists(zone);
3545
3546         return 0;
3547 }
3548
3549 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3550 /*
3551  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3552  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3553  */
3554 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3555 {
3556         int i;
3557
3558         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3559                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3560                         return i;
3561
3562         return -1;
3563 }
3564
3565 /*
3566  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3567  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3568  */
3569 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3570 {
3571         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3572                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3573                         return index;
3574
3575         return -1;
3576 }
3577
3578 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3579 /*
3580  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3581  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3582  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3583  * alternative
3584  */
3585 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3586 {
3587         int i;
3588
3589         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3590                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3591                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3592
3593                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3594                         return early_node_map[i].nid;
3595         }
3596         /* This is a memory hole */
3597         return -1;
3598 }
3599 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3600
3601 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3602 {
3603         int nid;
3604
3605         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3606         if (nid >= 0)
3607                 return nid;
3608         /* just returns 0 */
3609         return 0;
3610 }
3611
3612 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3613 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3614 {
3615         int nid;
3616
3617         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3618         if (nid >= 0 && nid != node)
3619                 return false;
3620         return true;
3621 }
3622 #endif
3623
3624 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3625 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3626         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3627                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3628
3629 /**
3630  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3631  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3632  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3633  *
3634  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3635  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3636  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3637  */
3638 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3639                                                 unsigned long max_low_pfn)
3640 {
3641         int i;
3642
3643         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3644                 unsigned long size_pages = 0;
3645                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3646
3647                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3648                         continue;
3649
3650                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3651                         end_pfn = max_low_pfn;
3652
3653                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3654                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3655                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3656                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3657         }
3658 }
3659
3660 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3661                                    int nr_range, int nid)
3662 {
3663         int i;
3664         u64 start, end;
3665
3666         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3667         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3668                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3669                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3670                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3671         }
3672         return nr_range;
3673 }
3674
3675 #ifdef CONFIG_NO_BOOTMEM
3676 void * __init __alloc_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3677                                         u64 goal, u64 limit)
3678 {
3679         int i;
3680         void *ptr;
3681
3682         if (limit > get_max_mapped())
3683                 limit = get_max_mapped();
3684
3685         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3686         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3687                 u64 addr;
3688                 u64 ei_start, ei_last;
3689
3690                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3691                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3692                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3693                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3694                 addr = find_early_area(ei_start, ei_last,
3695                                          goal, limit, size, align);
3696
3697                 if (addr == -1ULL)
3698                         continue;
3699
3700 #if 0
3701                 printk(KERN_DEBUG "alloc (nid=%d %llx - %llx) (%llx - %llx) %llx %llx => %llx\n",
3702                                 nid,
3703                                 ei_start, ei_last, goal, limit, size,
3704                                 align, addr);
3705 #endif
3706
3707                 ptr = phys_to_virt(addr);
3708                 memset(ptr, 0, size);
3709                 reserve_early_without_check(addr, addr + size, "BOOTMEM");
3710                 /*
3711                  * The min_count is set to 0 so that bootmem allocated blocks
3712                  * are never reported as leaks.
3713                  */
3714                 kmemleak_alloc(ptr, size, 0, 0);
3715                 return ptr;
3716         }
3717
3718         return NULL;
3719 }
3720 #endif
3721
3722
3723 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3724 {
3725         int i;
3726         int ret;
3727
3728         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3729                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3730                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3731                 if (ret)
3732                         break;
3733         }
3734 }
3735 /**
3736  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3737  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3738  *
3739  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3740  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3741  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3742  */
3743 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3744 {
3745         int i;
3746
3747         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3748                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3749                                 early_node_map[i].start_pfn,
3750                                 early_node_map[i].end_pfn);
3751 }
3752
3753 /**
3754  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3755  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3756  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3757  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3758  *
3759  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3760  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3761  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3762  * PFNs will be 0.
3763  */
3764 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3765                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3766 {
3767         int i;
3768         *start_pfn = -1UL;
3769         *end_pfn = 0;
3770
3771         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3772                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3773                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3774         }
3775
3776         if (*start_pfn == -1UL)
3777                 *start_pfn = 0;
3778 }
3779
3780 /*
3781  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3782  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3783  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3784  */
3785 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3786 {
3787         int zone_index;
3788         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3789                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3790                         continue;
3791
3792                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3793                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3794                         break;
3795         }
3796
3797         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3798         movable_zone = zone_index;
3799 }
3800
3801 /*
3802  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3803  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3804  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3805  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3806  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3807  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3808  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3809  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3810  */
3811 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3812                                         unsigned long zone_type,
3813                                         unsigned long node_start_pfn,
3814                                         unsigned long node_end_pfn,
3815                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3816                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3817 {
3818         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3819         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3820                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3821                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3822                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3823                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3824                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3825
3826                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3827                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3828                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3829                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3830
3831                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3832                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3833                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3834         }
3835 }
3836
3837 /*
3838  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3839  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3840  */
3841 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3842                                         unsigned long zone_type,
3843                                         unsigned long *ignored)
3844 {
3845         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3846         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3847
3848         /* Get the start and end of the node and zone */
3849         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3850         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3851         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3852         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3853                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3854                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3855
3856         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3857         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3858                 return 0;
3859
3860         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3861         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3862         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3863
3864         /* Return the spanned pages */
3865         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3866 }
3867
3868 /*
3869  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3870  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3871  */
3872 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3873                                 unsigned long range_start_pfn,
3874                                 unsigned long range_end_pfn)
3875 {
3876         int i = 0;
3877         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3878         unsigned long start_pfn;
3879
3880         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3881         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3882         if (i == -1)
3883                 return 0;
3884
3885         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3886
3887         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3888         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3889                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3890
3891         /* Find all holes for the zone within the node */
3892         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3893
3894                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3895                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3896                         break;
3897
3898                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3899                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3900                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3901
3902                 /* Update the hole size cound and move on */
3903                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3904                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3905                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3906                 }
3907                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3908         }
3909
3910         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3911         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3912                 hole_pages += range_end_pfn -
3913                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3914
3915         return hole_pages;
3916 }
3917
3918 /**
3919  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3920  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3921  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3922  *
3923  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3924  */
3925 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3926                                                         unsigned long end_pfn)
3927 {
3928         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3929 }
3930
3931 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3932 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3933                                         unsigned long zone_type,
3934                                         unsigned long *ignored)
3935 {
3936         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3937         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3938
3939         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3940         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3941                                                         node_start_pfn);
3942         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3943                                                         node_end_pfn);
3944
3945         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3946                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3947                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3948         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3949 }
3950
3951 #else
3952 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3953                                         unsigned long zone_type,
3954                                         unsigned long *zones_size)
3955 {
3956         return zones_size[zone_type];
3957 }
3958
3959 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3960                                                 unsigned long zone_type,
3961                                                 unsigned long *zholes_size)
3962 {
3963         if (!zholes_size)
3964                 return 0;
3965
3966         return zholes_size[zone_type];
3967 }
3968
3969 #endif
3970
3971 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
3972                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
3973 {
3974         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
3975         enum zone_type i;
3976
3977         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3978                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3979                                                                 zones_size);
3980         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
3981
3982         realtotalpages = totalpages;
3983         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3984                 realtotalpages -=
3985                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
3986                                                                 zholes_size);
3987         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
3988         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
3989                                                         realtotalpages);
3990 }
3991
3992 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
3993 /*
3994  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
3995  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
3996  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
3997  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
3998  * bytes.
3999  */
4000 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4001 {
4002         unsigned long usemapsize;
4003
4004         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4005         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4006         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4007         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4008
4009         return usemapsize / 8;
4010 }
4011
4012 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4013                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4014 {
4015         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4016         zone->pageblock_flags = NULL;
4017         if (usemapsize)
4018                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
4019 }
4020 #else
4021 static void inline setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4022                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4023 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4024
4025 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4026
4027 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4028 static inline int pageblock_default_order(void)
4029 {
4030         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4031                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4032
4033         return MAX_ORDER-1;
4034 }
4035
4036 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4037 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4038 {
4039         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4040         if (pageblock_order)
4041                 return;
4042
4043         /*
4044          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4045          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4046          */
4047         pageblock_order = order;
4048 }
4049 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4050
4051 /*
4052  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4053  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4054  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4055  * pageblock_order based on the kernel config
4056  */
4057 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4058 {
4059         return MAX_ORDER-1;
4060 }
4061 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4062
4063 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4064
4065 /*
4066  * Set up the zone data structures:
4067  *   - mark all pages reserved
4068  *   - mark all memory queues empty
4069  *   - clear the memory bitmaps
4070  */
4071 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4072                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4073 {
4074         enum zone_type j;
4075         int nid = pgdat->node_id;
4076         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4077         int ret;
4078
4079         pgdat_resize_init(pgdat);
4080         pgdat->nr_zones = 0;
4081         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4082         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4083         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4084         
4085         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4086                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4087                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4088                 enum lru_list l;
4089
4090                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4091                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4092                                                                 zholes_size);
4093
4094                 /*
4095                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4096                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4097                  * and per-cpu initialisations
4098                  */
4099                 memmap_pages =
4100                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4101                 if (realsize >= memmap_pages) {
4102                         realsize -= memmap_pages;
4103                         if (memmap_pages)
4104                                 printk(KERN_DEBUG
4105                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4106                                        zone_names[j], memmap_pages);
4107                 } else
4108                         printk(KERN_WARNING
4109                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4110                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4111
4112                 /* Account for reserved pages */
4113                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4114                         realsize -= dma_reserve;
4115                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4116                                         zone_names[0], dma_reserve);
4117                 }
4118
4119                 if (!is_highmem_idx(j))
4120                         nr_kernel_pages += realsize;
4121                 nr_all_pages += realsize;
4122
4123                 zone->spanned_pages = size;
4124                 zone->present_pages = realsize;
4125 #ifdef CONFIG_NUMA
4126                 zone->node = nid;
4127                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4128                                                 / 100;
4129                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4130 #endif
4131                 zone->name = zone_names[j];
4132                 spin_lock_init(&zone->lock);
4133                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4134                 zone_seqlock_init(zone);
4135                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4136
4137                 zone_pcp_init(zone);
4138                 for_each_lru(l) {
4139                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4140                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4141                 }
4142                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4143                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4144                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4145                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4146                 zap_zone_vm_stats(zone);
4147                 zone->flags = 0;
4148                 if (!size)
4149                         continue;
4150
4151                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4152                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4153                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4154                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4155                 BUG_ON(ret);
4156                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4157                 zone_start_pfn += size;
4158         }
4159 }
4160
4161 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4162 {
4163         /* Skip empty nodes */
4164         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4165                 return;
4166
4167 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4168         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4169         if (!pgdat->node_mem_map) {
4170                 unsigned long size, start, end;
4171                 struct page *map;
4172
4173                 /*
4174                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4175                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4176                  * for the buddy allocator to function correctly.
4177                  */
4178                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4179                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4180                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4181                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4182                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4183                 if (!map)
4184                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
4185                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4186         }
4187 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4188         /*
4189          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4190          */
4191         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4192                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4193 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4194                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4195                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4196 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4197         }
4198 #endif
4199 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4200 }
4201
4202 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4203                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4204 {
4205         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4206
4207         pgdat->node_id = nid;
4208         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4209         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4210
4211         alloc_node_mem_map(pgdat);
4212 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4213         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4214                 nid, (unsigned long)pgdat,
4215                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4216 #endif
4217
4218         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4219 }
4220
4221 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4222
4223 #if MAX_NUMNODES > 1
4224 /*
4225  * Figure out the number of possible node ids.
4226  */
4227 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4228 {
4229         unsigned int node;
4230         unsigned int highest = 0;
4231
4232         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4233                 highest = node;
4234         nr_node_ids = highest + 1;
4235 }
4236 #else
4237 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4238 {
4239 }
4240 #endif
4241
4242 /**
4243  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4244  * @nid: The node ID the range resides on
4245  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4246  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4247  *
4248  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4249  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4250  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4251  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4252  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4253  */
4254 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4255                                                 unsigned long end_pfn)
4256 {
4257         int i;
4258
4259         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4260                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4261                         "%d entries of %d used\n",
4262                         nid, start_pfn, end_pfn,
4263                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4264
4265         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4266
4267         /* Merge with existing active regions if possible */
4268         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4269                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4270                         continue;
4271
4272                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4273                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4274                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4275                         return;
4276
4277                 /* Merge forward if suitable */
4278                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4279                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4280                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4281                         return;
4282                 }
4283
4284                 /* Merge backward if suitable */
4285                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4286                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4287                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4288                         return;
4289                 }
4290         }
4291
4292         /* Check that early_node_map is large enough */
4293         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4294                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4295                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4296                 return;
4297         }
4298
4299         early_node_map[i].nid = nid;
4300         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4301         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4302         nr_nodemap_entries = i + 1;
4303 }
4304
4305 /**
4306  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4307  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4308  * @start_pfn: The new PFN of the range
4309  * @end_pfn: The new PFN of the range
4310  *
4311  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4312  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4313  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4314  * range.
4315  */
4316 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4317                                 unsigned long end_pfn)
4318 {
4319         int i, j;
4320         int removed = 0;
4321
4322         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4323                           nid, start_pfn, end_pfn);
4324
4325         /* Find the old active region end and shrink */
4326         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4327                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4328                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4329                         /* clear it */
4330                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4331                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4332                         removed = 1;
4333                         continue;
4334                 }
4335                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4336                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4337                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4338                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4339                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4340                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4341                         continue;
4342                 }
4343                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4344                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4345                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4346                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4347                         continue;
4348                 }
4349         }
4350
4351         if (!removed)
4352                 return;
4353
4354         /* remove the blank ones */
4355         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4356                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4357                         continue;
4358                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4359                         continue;
4360                 /* we found it, get rid of it */
4361                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4362                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4363                                 sizeof(early_node_map[j]));
4364                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4365                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4366                 nr_nodemap_entries--;
4367         }
4368 }
4369
4370 /**
4371  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4372  *
4373  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4374  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4375  * all currently registered regions.
4376  */
4377 void __init remove_all_active_ranges(void)
4378 {
4379         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4380         nr_nodemap_entries = 0;
4381 }
4382
4383 /* Compare two active node_active_regions */
4384 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4385 {
4386         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4387         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4388
4389         /* Done this way to avoid overflows */
4390         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4391                 return 1;
4392         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4393                 return -1;
4394
4395         return 0;
4396 }
4397
4398 /* sort the node_map by start_pfn */
4399 void __init sort_node_map(void)
4400 {
4401         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4402                         sizeof(struct node_active_region),
4403                         cmp_node_active_region, NULL);
4404 }
4405
4406 /* Find the lowest pfn for a node */
4407 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4408 {
4409         int i;
4410         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4411
4412         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4413         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4414                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4415
4416         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4417                 printk(KERN_WARNING
4418                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4419                 return 0;
4420         }
4421
4422         return min_pfn;
4423 }
4424
4425 /**
4426  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4427  *
4428  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4429  * add_active_range().
4430  */
4431 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4432 {
4433         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4434 }
4435
4436 /*
4437  * early_calculate_totalpages()
4438  * Sum pages in active regions for movable zone.
4439  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4440  */
4441 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4442 {
4443         int i;
4444         unsigned long totalpages = 0;
4445
4446         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4447                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4448                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4449                 totalpages += pages;
4450                 if (pages)
4451                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4452         }
4453         return totalpages;
4454 }
4455
4456 /*
4457  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4458  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4459  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4460  * others
4461  */
4462 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4463 {
4464         int i, nid;
4465         unsigned long usable_startpfn;
4466         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4467         /* save the state before borrow the nodemask */
4468         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4469         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4470         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4471
4472         /*
4473          * If movablecore was specified, calculate what size of
4474          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4475          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4476          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4477          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4478          * what movablecore would have allowed.
4479          */
4480         if (required_movablecore) {
4481                 unsigned long corepages;
4482
4483                 /*
4484                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4485                  * was requested by the user
4486                  */
4487                 required_movablecore =
4488                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4489                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4490
4491                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4492         }
4493
4494         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4495         if (!required_kernelcore)
4496                 goto out;
4497
4498         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4499         find_usable_zone_for_movable();
4500         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4501
4502 restart:
4503         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4504         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4505         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4506                 /*
4507                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4508                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4509                  * amount of memory for the kernel
4510                  */
4511                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4512                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4513
4514                 /*
4515                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4516                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4517                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4518                  */
4519                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4520
4521                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4522                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4523                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4524                         unsigned long size_pages;
4525
4526                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4527                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4528                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4529                         if (start_pfn >= end_pfn)
4530                                 continue;
4531
4532                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4533                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4534                                 unsigned long kernel_pages;
4535                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4536                                                                 - start_pfn;
4537
4538                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4539                                                         kernelcore_remaining);
4540                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4541                                                         required_kernelcore);
4542
4543                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4544                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4545
4546                                         /*
4547                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4548                                          * that if we have to rebalance
4549                                          * kernelcore across nodes, we will
4550                                          * not double account here
4551                                          */
4552                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4553                                         continue;
4554                                 }
4555                                 start_pfn = usable_startpfn;
4556                         }
4557
4558                         /*
4559                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4560                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4561                          * number of pages used as kernelcore
4562                          */
4563                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4564                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4565                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4566                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4567
4568                         /*
4569                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4570                          * break if the kernelcore for this node has been
4571                          * satisified
4572                          */
4573                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4574                                                                 size_pages);
4575                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4576                         if (!kernelcore_remaining)
4577                                 break;
4578                 }
4579         }
4580
4581         /*
4582          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4583          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4584          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4585          * satisified
4586          */
4587         usable_nodes--;
4588         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4589                 goto restart;
4590
4591         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4592         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4593                 zone_movable_pfn[nid] =
4594                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4595
4596 out:
4597         /* restore the node_state */
4598         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4599 }
4600
4601 /* Any regular memory on that node ? */
4602 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4603 {
4604 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4605         enum zone_type zone_type;
4606
4607         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4608                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4609                 if (zone->present_pages)
4610                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4611         }
4612 #endif
4613 }
4614
4615 /**
4616  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4617  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4618  *
4619  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4620  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4621  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4622  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4623  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4624  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4625  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4626  * at arch_max_dma_pfn.
4627  */
4628 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4629 {
4630         unsigned long nid;
4631         int i;
4632
4633         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4634         sort_node_map();
4635
4636         /* Record where the zone boundaries are */
4637         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4638                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4639         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4640                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4641         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4642         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4643         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4644                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4645                         continue;
4646                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4647                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4648                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4649                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4650         }
4651         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4652         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4653
4654         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4655         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4656         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4657
4658         /* Print out the zone ranges */
4659         printk("Zone PFN ranges:\n");
4660         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4661                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4662                         continue;
4663                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4664                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4665                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4666                         printk("empty\n");
4667                 else
4668                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4669                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4670                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4671         }
4672
4673         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4674         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4675         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4676                 if (zone_movable_pfn[i])
4677                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4678         }
4679
4680         /* Print out the early_node_map[] */
4681         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4682         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4683                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4684                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4685                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4686
4687         /* Initialise every node */
4688         mminit_verify_pageflags_layout();
4689         setup_nr_node_ids();
4690         for_each_online_node(nid) {
4691                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4692                 free_area_init_node(nid, NULL,
4693                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4694
4695                 /* Any memory on that node */
4696                 if (pgdat->node_present_pages)
4697                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4698                 check_for_regular_memory(pgdat);
4699         }
4700 }
4701
4702 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4703 {
4704         unsigned long long coremem;
4705         if (!p)
4706                 return -EINVAL;
4707
4708         coremem = memparse(p, &p);
4709         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4710
4711         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4712         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4713
4714         return 0;
4715 }
4716
4717 /*
4718  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4719  * cannot be reclaimed or migrated.
4720  */
4721 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4722 {
4723         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4724 }
4725
4726 /*
4727  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4728  * can be reclaimed or migrated.
4729  */
4730 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4731 {
4732         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4733 }
4734
4735 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4736 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4737
4738 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4739
4740 /**
4741  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4742  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4743  *
4744  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4745  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4746  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4747  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4748  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4749  * smaller per-cpu batchsize.
4750  */
4751 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4752 {
4753         dma_reserve = new_dma_reserve;
4754 }
4755
4756 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4757 struct pglist_data __refdata contig_page_data = {
4758 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
4759  .bdata = &bootmem_node_data[0]
4760 #endif
4761  };
4762 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4763 #endif
4764
4765 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4766 {
4767         free_area_init_node(0, zones_size,
4768                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4769 }
4770
4771 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4772                                  unsigned long action, void *hcpu)
4773 {
4774         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4775
4776         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4777                 drain_pages(cpu);
4778
4779                 /*
4780                  * Spill the event counters of the dead processor
4781                  * into the current processors event counters.
4782                  * This artificially elevates the count of the current
4783                  * processor.
4784                  */
4785                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4786
4787                 /*
4788                  * Zero the differential counters of the dead processor
4789                  * so that the vm statistics are consistent.
4790                  *
4791                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4792                  * race with what we are doing.
4793                  */
4794                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4795         }
4796         return NOTIFY_OK;
4797 }
4798
4799 void __init page_alloc_init(void)
4800 {
4801         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4802 }
4803
4804 /*
4805  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4806  *      or min_free_kbytes changes.
4807  */
4808 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4809 {
4810         struct pglist_data *pgdat;
4811         unsigned long reserve_pages = 0;
4812         enum zone_type i, j;
4813
4814         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4815                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4816                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4817                         unsigned long max = 0;
4818
4819                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4820                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4821                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4822                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4823                         }
4824
4825                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4826                         max += high_wmark_pages(zone);
4827
4828                         if (max > zone->present_pages)
4829                                 max = zone->present_pages;
4830                         reserve_pages += max;
4831                 }
4832         }
4833         totalreserve_pages = reserve_pages;
4834 }
4835
4836 /*
4837  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4838  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4839  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4840  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4841  */
4842 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4843 {
4844         struct pglist_data *pgdat;
4845         enum zone_type j, idx;
4846
4847         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4848                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4849                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4850                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4851
4852                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4853
4854                         idx = j;
4855                         while (idx) {
4856                                 struct zone *lower_zone;
4857
4858                                 idx--;
4859
4860                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4861                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4862
4863                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4864                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4865                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4866                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4867                         }
4868                 }
4869         }
4870
4871         /* update totalreserve_pages */
4872         calculate_totalreserve_pages();
4873 }
4874
4875 /**
4876  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4877  * or when memory is hot-{added|removed}
4878  *
4879  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4880  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4881  */
4882 void setup_per_zone_wmarks(void)
4883 {
4884         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4885         unsigned long lowmem_pages = 0;
4886         struct zone *zone;
4887         unsigned long flags;
4888
4889         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4890         for_each_zone(zone) {
4891                 if (!is_highmem(zone))
4892                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4893         }
4894
4895         for_each_zone(zone) {
4896                 u64 tmp;
4897
4898                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4899                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4900                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4901                 if (is_highmem(zone)) {
4902                         /*
4903                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4904                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4905                          * value here.
4906                          *
4907                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4908                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4909                          * not be capped for highmem.
4910                          */
4911                         int min_pages;
4912
4913                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4914                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4915                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4916                         if (min_pages > 128)
4917                                 min_pages = 128;
4918                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4919                 } else {
4920                         /*
4921                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4922                          * proportionate to the zone's size.
4923                          */
4924                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4925                 }
4926
4927                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4928                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4929                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4930                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4931         }
4932
4933         /* update totalreserve_pages */
4934         calculate_totalreserve_pages();
4935 }
4936
4937 /*
4938  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4939  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4940  * to be referenced again before it is swapped out.
4941  *
4942  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4943  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4944  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4945  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4946  *
4947  * total     target    max
4948  * memory    ratio     inactive anon
4949  * -------------------------------------
4950  *   10MB       1         5MB
4951  *  100MB       1        50MB
4952  *    1GB       3       250MB
4953  *   10GB      10       0.9GB
4954  *  100GB      31         3GB
4955  *    1TB     101        10GB
4956  *   10TB     320        32GB
4957  */
4958 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4959 {
4960         unsigned int gb, ratio;
4961
4962         /* Zone size in gigabytes */
4963         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4964         if (gb)
4965                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4966         else
4967                 ratio = 1;
4968
4969         zone->inactive_ratio = ratio;
4970 }
4971
4972 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4973 {
4974         struct zone *zone;
4975
4976         for_each_zone(zone)
4977                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4978 }
4979
4980 /*
4981  * Initialise min_free_kbytes.
4982  *
4983  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
4984  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
4985  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
4986  *
4987  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
4988  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
4989  *
4990  * which yields
4991  *
4992  * 16MB:        512k
4993  * 32MB:        724k
4994  * 64MB:        1024k
4995  * 128MB:       1448k
4996  * 256MB:       2048k
4997  * 512MB:       2896k
4998  * 1024MB:      4096k
4999  * 2048MB:      5792k
5000  * 4096MB:      8192k
5001  * 8192MB:      11584k
5002  * 16384MB:     16384k
5003  */
5004 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
5005 {
5006         unsigned long lowmem_kbytes;
5007
5008         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5009
5010         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5011         if (min_free_kbytes < 128)
5012                 min_free_kbytes = 128;
5013         if (min_free_kbytes > 65536)
5014                 min_free_kbytes = 65536;
5015         setup_per_zone_wmarks();
5016         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5017         setup_per_zone_inactive_ratio();
5018         return 0;
5019 }
5020 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5021
5022 /*
5023  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5024  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5025  *      changes.
5026  */
5027 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5028         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5029 {
5030         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5031         if (write)
5032                 setup_per_zone_wmarks();
5033         return 0;
5034 }
5035
5036 #ifdef CONFIG_NUMA
5037 int sysctl_min_unmapped_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_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5049                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5050         return 0;
5051 }
5052
5053 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5054         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5055 {
5056         struct zone *zone;
5057         int rc;
5058
5059         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5060         if (rc)
5061                 return rc;
5062
5063         for_each_zone(zone)
5064                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5065                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5066         return 0;
5067 }
5068 #endif
5069
5070 /*
5071  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5072  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5073  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5074  *
5075  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5076  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5077  * if in function of the boot time zone sizes.
5078  */
5079 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5080         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5081 {
5082         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5083         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5084         return 0;
5085 }
5086
5087 /*
5088  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5089  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5090  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5091  */
5092
5093 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5094         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5095 {
5096         struct zone *zone;
5097         unsigned int cpu;
5098         int ret;
5099
5100         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5101         if (!write || (ret == -EINVAL))
5102                 return ret;
5103         for_each_populated_zone(zone) {
5104                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5105                         unsigned long  high;
5106                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5107                         setup_pagelist_highmark(
5108                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5109                 }
5110         }
5111         return 0;
5112 }
5113
5114 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5115
5116 #ifdef CONFIG_NUMA
5117 static int __init set_hashdist(char *str)
5118 {
5119         if (!str)
5120                 return 0;
5121         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5122         return 1;
5123 }
5124 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5125 #endif
5126
5127 /*
5128  * allocate a large system hash table from bootmem
5129  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5130  *   quantity of entries
5131  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5132  */
5133 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5134                                      unsigned long bucketsize,
5135                                      unsigned long numentries,
5136                                      int scale,
5137                                      int flags,
5138                                      unsigned int *_hash_shift,
5139                                      unsigned int *_hash_mask,
5140                                      unsigned long limit)
5141 {
5142         unsigned long long max = limit;
5143         unsigned long log2qty, size;
5144         void *table = NULL;
5145
5146         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5147         if (!numentries) {
5148                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5149                 numentries = nr_kernel_pages;
5150                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5151                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5152                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5153
5154                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5155                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5156                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5157                 else
5158                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5159
5160                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5161                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5162                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5163                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5164                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5165                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5166                                 BUG_ON(!numentries);
5167                         }
5168                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5169                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5170         }
5171         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5172
5173         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5174         if (max == 0) {
5175                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5176                 do_div(max, bucketsize);
5177         }
5178
5179         if (numentries > max)
5180                 numentries = max;
5181
5182         log2qty = ilog2(numentries);
5183
5184         do {
5185                 size = bucketsize << log2qty;
5186                 if (flags & HASH_EARLY)
5187                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5188                 else if (hashdist)
5189                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5190                 else {
5191                         /*
5192                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5193                          * some pages at the end of hash table which
5194                          * alloc_pages_exact() automatically does
5195                          */
5196                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5197                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5198                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5199                         }
5200                 }
5201         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5202
5203         if (!table)
5204                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5205
5206         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5207                tablename,
5208                (1UL << log2qty),
5209                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5210                size);
5211
5212         if (_hash_shift)
5213                 *_hash_shift = log2qty;
5214         if (_hash_mask)
5215                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5216
5217         return table;
5218 }
5219
5220 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5221 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5222                                                         unsigned long pfn)
5223 {
5224 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5225         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5226 #else
5227         return zone->pageblock_flags;
5228 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5229 }
5230
5231 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5232 {
5233 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5234         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5235         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5236 #else
5237         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5238         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5239 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5240 }
5241
5242 /**
5243  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5244  * @page: The page within the block of interest
5245  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5246  * @end_bitidx: The last bit of interest
5247  * returns pageblock_bits flags
5248  */
5249 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5250                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5251 {
5252         struct zone *zone;
5253         unsigned long *bitmap;
5254         unsigned long pfn, bitidx;
5255         unsigned long flags = 0;
5256         unsigned long value = 1;
5257
5258         zone = page_zone(page);
5259         pfn = page_to_pfn(page);
5260         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5261         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5262
5263         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5264                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5265                         flags |= value;
5266
5267         return flags;
5268 }
5269
5270 /**
5271  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5272  * @page: The page within the block of interest
5273  * @start_bitidx: The first bit of interest
5274  * @end_bitidx: The last bit of interest
5275  * @flags: The flags to set
5276  */
5277 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5278                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5279 {
5280         struct zone *zone;
5281         unsigned long *bitmap;
5282         unsigned long pfn, bitidx;
5283         unsigned long value = 1;
5284
5285         zone = page_zone(page);
5286         pfn = page_to_pfn(page);
5287         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5288         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5289         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5290         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5291
5292         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5293                 if (flags & value)
5294                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5295                 else
5296                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5297 }
5298
5299 /*
5300  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5301  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5302  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5303  */
5304
5305 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5306 {
5307         struct zone *zone;
5308         struct page *curr_page;
5309         unsigned long flags, pfn, iter;
5310         unsigned long immobile = 0;
5311         struct memory_isolate_notify arg;
5312         int notifier_ret;
5313         int ret = -EBUSY;
5314         int zone_idx;
5315
5316         zone = page_zone(page);
5317         zone_idx = zone_idx(zone);
5318
5319         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5320         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE ||
5321             zone_idx == ZONE_MOVABLE) {
5322                 ret = 0;
5323                 goto out;
5324         }
5325
5326         pfn = page_to_pfn(page);
5327         arg.start_pfn = pfn;
5328         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5329         arg.pages_found = 0;
5330
5331         /*
5332          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5333          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5334          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5335          * number of pages in a range that are held by the balloon
5336          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5337          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5338          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5339          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5340          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5341          */
5342         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5343         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5344         if (notifier_ret || !arg.pages_found)
5345                 goto out;
5346
5347         for (iter = pfn; iter < (pfn + pageblock_nr_pages); iter++) {
5348                 if (!pfn_valid_within(pfn))
5349                         continue;
5350
5351                 curr_page = pfn_to_page(iter);
5352                 if (!page_count(curr_page) || PageLRU(curr_page))
5353                         continue;
5354
5355                 immobile++;
5356         }
5357
5358         if (arg.pages_found == immobile)
5359                 ret = 0;
5360
5361 out:
5362         if (!ret) {
5363                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5364                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5365         }
5366
5367         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5368         if (!ret)
5369                 drain_all_pages();
5370         return ret;
5371 }
5372
5373 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5374 {
5375         struct zone *zone;
5376         unsigned long flags;
5377         zone = page_zone(page);
5378         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5379         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5380                 goto out;
5381         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5382         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5383 out:
5384         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5385 }
5386
5387 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5388 /*
5389  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5390  */
5391 void
5392 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5393 {
5394         struct page *page;
5395         struct zone *zone;
5396         int order, i;
5397         unsigned long pfn;
5398         unsigned long flags;
5399         /* find the first valid pfn */
5400         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5401                 if (pfn_valid(pfn))
5402                         break;
5403         if (pfn == end_pfn)
5404                 return;
5405         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5406         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5407         pfn = start_pfn;
5408         while (pfn < end_pfn) {
5409                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5410                         pfn++;
5411                         continue;
5412                 }
5413                 page = pfn_to_page(pfn);
5414                 BUG_ON(page_count(page));
5415                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5416                 order = page_order(page);
5417 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5418                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5419                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5420 #endif
5421                 list_del(&page->lru);
5422                 rmv_page_order(page);
5423                 zone->free_area[order].nr_free--;
5424                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5425                                       - (1UL << order));
5426                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5427                         SetPageReserved((page+i));
5428                 pfn += (1 << order);
5429         }
5430         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5431 }
5432 #endif
5433
5434 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5435 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5436 {
5437         struct zone *zone = page_zone(page);
5438         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5439         unsigned long flags;
5440         int order;
5441
5442         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5443         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5444                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5445
5446                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5447                         break;
5448         }
5449         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5450
5451         return order < MAX_ORDER;
5452 }
5453 #endif
5454
5455 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5456         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5457         {1UL << PG_error,               "error"         },
5458         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5459         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5460         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5461         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5462         {1UL << PG_active,              "active"        },
5463         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5464         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5465         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5466         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5467         {1UL << PG_private,             "private"       },
5468         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5469         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5470 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5471         {1UL << PG_head,                "head"          },
5472         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5473 #else
5474         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5475 #endif
5476         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5477         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5478         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5479         {1UL << PG_buddy,               "buddy"         },
5480         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5481         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5482 #ifdef CONFIG_MMU
5483         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5484 #endif
5485 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5486         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5487 #endif
5488 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5489         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5490 #endif
5491         {-1UL,                          NULL            },
5492 };
5493
5494 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5495 {
5496         const char *delim = "";
5497         unsigned long mask;
5498         int i;
5499
5500         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5501
5502         /* remove zone id */
5503         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5504
5505         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5506
5507                 mask = pageflag_names[i].mask;
5508                 if ((flags & mask) != mask)
5509                         continue;
5510
5511                 flags &= ~mask;
5512                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5513                 delim = "|";
5514         }
5515
5516         /* check for left over flags */
5517         if (flags)
5518                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5519
5520         printk(")\n");
5521 }
5522
5523 void dump_page(struct page *page)
5524 {
5525         printk(KERN_ALERT
5526                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5527                 page, page_count(page), page_mapcount(page),
5528                 page->mapping, page->index);
5529         dump_page_flags(page->flags);
5530 }