]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm-more-intensive-memory-corruption-debug-fix
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/memory.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/ftrace_event.h>
58 #include <linux/memcontrol.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif  /* NUMA */
95 };
96 EXPORT_SYMBOL(node_states);
97
98 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
99 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
100 int percpu_pagelist_fraction;
101 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
102
103 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
104 /*
105  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
106  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
107  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
108  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
109  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
110  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
111  */
112
113 static gfp_t saved_gfp_mask;
114
115 void pm_restore_gfp_mask(void)
116 {
117         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
118         if (saved_gfp_mask) {
119                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
120                 saved_gfp_mask = 0;
121         }
122 }
123
124 void pm_restrict_gfp_mask(void)
125 {
126         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
127         WARN_ON(saved_gfp_mask);
128         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
129         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
130 }
131
132 bool pm_suspended_storage(void)
133 {
134         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
135                 return false;
136         return true;
137 }
138 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
139
140 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
141 int pageblock_order __read_mostly;
142 #endif
143
144 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
145
146 /*
147  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
148  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
149  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
150  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
151  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
152  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
153  *
154  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
155  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
156  */
157 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
158 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
159          256,
160 #endif
161 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
162          256,
163 #endif
164 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
165          32,
166 #endif
167          32,
168 };
169
170 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
171
172 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
173 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
174          "DMA",
175 #endif
176 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
177          "DMA32",
178 #endif
179          "Normal",
180 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
181          "HighMem",
182 #endif
183          "Movable",
184 };
185
186 /*
187  * Try to keep at least this much lowmem free.  Do not allow normal
188  * allocations below this point, only high priority ones. Automatically
189  * tuned according to the amount of memory in the system.
190  */
191 int min_free_kbytes = 1024;
192
193 /*
194  * Extra memory for the system to try freeing between the min and
195  * low watermarks.  Useful for workloads that require low latency
196  * memory allocations in bursts larger than the normal gap between
197  * low and min.
198  */
199 int extra_free_kbytes;
200
201 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
202 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
203 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
204
205 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
206 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
207 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
208 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
209 static unsigned long __initdata required_movablecore;
210 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
211
212 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
213 int movable_zone;
214 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
215 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
216
217 #if MAX_NUMNODES > 1
218 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
219 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
220 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
221 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
222 #endif
223
224 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
225
226 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228
229         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
230                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
231
232         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
233                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
234 }
235
236 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
237
238 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
239 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
240 {
241         int ret = 0;
242         unsigned seq;
243         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
244
245         do {
246                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
247                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
248                         ret = 1;
249                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
250                         ret = 1;
251         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
252
253         return ret;
254 }
255
256 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
257 {
258         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
259                 return 0;
260         if (zone != page_zone(page))
261                 return 0;
262
263         return 1;
264 }
265 /*
266  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
267  */
268 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
269 {
270         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
271                 return 1;
272         if (!page_is_consistent(zone, page))
273                 return 1;
274
275         return 0;
276 }
277 #else
278 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
279 {
280         return 0;
281 }
282 #endif
283
284 static void bad_page(struct page *page)
285 {
286         static unsigned long resume;
287         static unsigned long nr_shown;
288         static unsigned long nr_unshown;
289
290         /* Don't complain about poisoned pages */
291         if (PageHWPoison(page)) {
292                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
293                 return;
294         }
295
296         /*
297          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
298          * or allow a steady drip of one report per second.
299          */
300         if (nr_shown == 60) {
301                 if (time_before(jiffies, resume)) {
302                         nr_unshown++;
303                         goto out;
304                 }
305                 if (nr_unshown) {
306                         printk(KERN_ALERT
307                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
308                                 nr_unshown);
309                         nr_unshown = 0;
310                 }
311                 nr_shown = 0;
312         }
313         if (nr_shown++ == 0)
314                 resume = jiffies + 60 * HZ;
315
316         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
317                 current->comm, page_to_pfn(page));
318         dump_page(page);
319
320         print_modules();
321         dump_stack();
322 out:
323         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
324         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
325         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
326 }
327
328 /*
329  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
330  *
331  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
332  *
333  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
334  *
335  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
336  * pointing at the head page.
337  *
338  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
339  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
340  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
341  */
342
343 static void free_compound_page(struct page *page)
344 {
345         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
346 }
347
348 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
349 {
350         int i;
351         int nr_pages = 1 << order;
352
353         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
354         set_compound_order(page, order);
355         __SetPageHead(page);
356         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
357                 struct page *p = page + i;
358                 __SetPageTail(p);
359                 set_page_count(p, 0);
360                 p->first_page = page;
361         }
362 }
363
364 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
365 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369         int bad = 0;
370
371         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
372             unlikely(!PageHead(page))) {
373                 bad_page(page);
374                 bad++;
375         }
376
377         __ClearPageHead(page);
378
379         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
380                 struct page *p = page + i;
381
382                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
383                         bad_page(page);
384                         bad++;
385                 }
386                 __ClearPageTail(p);
387         }
388
389         return bad;
390 }
391
392 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
393 {
394         int i;
395
396         /*
397          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
398          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
399          */
400         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
401         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
402                 clear_highpage(page + i);
403 }
404
405 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
406 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
407
408 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
409 {
410         unsigned long res;
411
412         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
413                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
414                 return 0;
415         }
416         _debug_guardpage_minorder = res;
417         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
418         return 0;
419 }
420 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
421
422 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
423 {
424         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
425 }
426
427 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
428 {
429         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
430 }
431 #else
432 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
433 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
434 #endif
435
436 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
437 {
438         set_page_private(page, order);
439         __SetPageBuddy(page);
440 }
441
442 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
443 {
444         __ClearPageBuddy(page);
445         set_page_private(page, 0);
446 }
447
448 /*
449  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
450  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
451  *
452  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
453  * the following equation:
454  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
455  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
456  * 1 buddy is #10:
457  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
458  *
459  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
460  * satisfies the following equation:
461  *     P = B & ~(1 << O)
462  *
463  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
464  */
465 static inline unsigned long
466 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
467 {
468         return page_idx ^ (1 << order);
469 }
470
471 /*
472  * This function checks whether a page is free && is the buddy
473  * we can do coalesce a page and its buddy if
474  * (a) the buddy is not in a hole &&
475  * (b) the buddy is in the buddy system &&
476  * (c) a page and its buddy have the same order &&
477  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
478  *
479  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
480  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
481  *
482  * For recording page's order, we use page_private(page).
483  */
484 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
485                                                                 int order)
486 {
487         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
488                 return 0;
489
490         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
491                 return 0;
492
493         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
494                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
495                 return 1;
496         }
497
498         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
499                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
500                 return 1;
501         }
502         return 0;
503 }
504
505 /*
506  * Freeing function for a buddy system allocator.
507  *
508  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
509  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
510  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
511  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
512  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
513  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
514  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
515  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
516  * parts of the VM system.
517  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
518  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
519  * order is recorded in page_private(page) field.
520  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
521  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
522  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
523  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
524  * triggers coalescing into a block of larger size.            
525  *
526  * -- wli
527  */
528
529 static inline void __free_one_page(struct page *page,
530                 struct zone *zone, unsigned int order,
531                 int migratetype)
532 {
533         unsigned long page_idx;
534         unsigned long combined_idx;
535         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
536         struct page *buddy;
537
538         if (unlikely(PageCompound(page)))
539                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
540                         return;
541
542         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
543
544         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
545
546         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
547         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
548
549         while (order < MAX_ORDER-1) {
550                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
551                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
552                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
553                         break;
554                 /*
555                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
556                  * merge with it and move up one order.
557                  */
558                 if (page_is_guard(buddy)) {
559                         clear_page_guard_flag(buddy);
560                         set_page_private(page, 0);
561                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
562                 } else {
563                         list_del(&buddy->lru);
564                         zone->free_area[order].nr_free--;
565                         rmv_page_order(buddy);
566                 }
567                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
568                 page = page + (combined_idx - page_idx);
569                 page_idx = combined_idx;
570                 order++;
571         }
572         set_page_order(page, order);
573
574         /*
575          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
576          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
577          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
578          * that is happening, add the free page to the tail of the list
579          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
580          * as a higher order page
581          */
582         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
583                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
584                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
585                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
586                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
587                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
588                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
589                         list_add_tail(&page->lru,
590                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
591                         goto out;
592                 }
593         }
594
595         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
596 out:
597         zone->free_area[order].nr_free++;
598 }
599
600 /*
601  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
602  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
603  * free_pages_check() will verify...
604  */
605 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
606 {
607         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
608         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
609 }
610
611 static inline int free_pages_check(struct page *page)
612 {
613         if (unlikely(page_mapcount(page) |
614                 (page->mapping != NULL)  |
615                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
616                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
617                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
618                 bad_page(page);
619                 return 1;
620         }
621         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
622                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
623         return 0;
624 }
625
626 /*
627  * Frees a number of pages from the PCP lists
628  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
629  * count is the number of pages to free.
630  *
631  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
632  * see if this freeing clears that state.
633  *
634  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
635  * pinned" detection logic.
636  */
637 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
638                                         struct per_cpu_pages *pcp)
639 {
640         int migratetype = 0;
641         int batch_free = 0;
642         int to_free = count;
643
644         spin_lock(&zone->lock);
645         zone->all_unreclaimable = 0;
646         zone->pages_scanned = 0;
647
648         while (to_free) {
649                 struct page *page;
650                 struct list_head *list;
651
652                 /*
653                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
654                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
655                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
656                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
657                  * lists
658                  */
659                 do {
660                         batch_free++;
661                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
662                                 migratetype = 0;
663                         list = &pcp->lists[migratetype];
664                 } while (list_empty(list));
665
666                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
667                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
668                         batch_free = to_free;
669
670                 do {
671                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
672                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
673                         list_del(&page->lru);
674                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
675                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
676                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
677                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
678         }
679         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
680         spin_unlock(&zone->lock);
681 }
682
683 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
684                                 int migratetype)
685 {
686         spin_lock(&zone->lock);
687         zone->all_unreclaimable = 0;
688         zone->pages_scanned = 0;
689
690         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
691         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
692         spin_unlock(&zone->lock);
693 }
694
695 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
696 {
697         int i;
698         int bad = 0;
699
700         trace_mm_page_free(page, order);
701         kmemcheck_free_shadow(page, order);
702
703         if (PageAnon(page))
704                 page->mapping = NULL;
705         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
706                 bad += free_pages_check(page + i);
707         if (bad)
708                 return false;
709
710         if (!PageHighMem(page)) {
711                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
712                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
713                                            PAGE_SIZE << order);
714         }
715         arch_free_page(page, order);
716         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
717
718         return true;
719 }
720
721 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
722 {
723         unsigned long flags;
724         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
725
726         if (!free_pages_prepare(page, order))
727                 return;
728
729         local_irq_save(flags);
730         if (unlikely(wasMlocked))
731                 free_page_mlock(page);
732         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
733         free_one_page(page_zone(page), page, order,
734                                         get_pageblock_migratetype(page));
735         local_irq_restore(flags);
736 }
737
738 /*
739  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
740  */
741 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
742 {
743         if (order == 0) {
744                 __ClearPageReserved(page);
745                 set_page_count(page, 0);
746                 set_page_refcounted(page);
747                 __free_page(page);
748         } else {
749                 int loop;
750
751                 prefetchw(page);
752                 for (loop = 0; loop < (1 << order); loop++) {
753                         struct page *p = &page[loop];
754
755                         if (loop + 1 < (1 << order))
756                                 prefetchw(p + 1);
757                         __ClearPageReserved(p);
758                         set_page_count(p, 0);
759                 }
760
761                 set_page_refcounted(page);
762                 __free_pages(page, order);
763         }
764 }
765
766
767 /*
768  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
769  * Please do not alter this order without good reasons and regression
770  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
771  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
772  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
773  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
774  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
775  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
776  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
777  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
778  *
779  * -- wli
780  */
781 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
782         int low, int high, struct free_area *area,
783         int migratetype)
784 {
785         unsigned long size = 1 << high;
786
787         while (high > low) {
788                 area--;
789                 high--;
790                 size >>= 1;
791                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
792
793 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
794                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
795                         /*
796                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
797                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
798                          * Corresponding page table entries will not be touched,
799                          * pages will stay not present in virtual address space
800                          */
801                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
802                         set_page_guard_flag(&page[size]);
803                         set_page_private(&page[size], high);
804                         /* Guard pages are not available for any usage */
805                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << high));
806                         continue;
807                 }
808 #endif
809                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
810                 area->nr_free++;
811                 set_page_order(&page[size], high);
812         }
813 }
814
815 /*
816  * This page is about to be returned from the page allocator
817  */
818 static inline int check_new_page(struct page *page)
819 {
820         if (unlikely(page_mapcount(page) |
821                 (page->mapping != NULL)  |
822                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
823                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
824                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
825                 bad_page(page);
826                 return 1;
827         }
828         return 0;
829 }
830
831 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
832 {
833         int i;
834
835         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
836                 struct page *p = page + i;
837                 if (unlikely(check_new_page(p)))
838                         return 1;
839         }
840
841         set_page_private(page, 0);
842         set_page_refcounted(page);
843
844         arch_alloc_page(page, order);
845         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
846
847         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
848                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
849
850         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
851                 prep_compound_page(page, order);
852
853         return 0;
854 }
855
856 /*
857  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
858  * the smallest available page from the freelists
859  */
860 static inline
861 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
862                                                 int migratetype)
863 {
864         unsigned int current_order;
865         struct free_area * area;
866         struct page *page;
867
868         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
869         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
870                 area = &(zone->free_area[current_order]);
871                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
872                         continue;
873
874                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
875                                                         struct page, lru);
876                 list_del(&page->lru);
877                 rmv_page_order(page);
878                 area->nr_free--;
879                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
880                 return page;
881         }
882
883         return NULL;
884 }
885
886
887 /*
888  * This array describes the order lists are fallen back to when
889  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
890  */
891 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
892         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
893         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
894         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
895         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
896 };
897
898 /*
899  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
900  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
901  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
902  */
903 static int move_freepages(struct zone *zone,
904                           struct page *start_page, struct page *end_page,
905                           int migratetype)
906 {
907         struct page *page;
908         unsigned long order;
909         int pages_moved = 0;
910
911 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
912         /*
913          * page_zone is not safe to call in this context when
914          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
915          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
916          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
917          * grouping pages by mobility
918          */
919         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
920 #endif
921
922         for (page = start_page; page <= end_page;) {
923                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
924                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
925
926                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
927                         page++;
928                         continue;
929                 }
930
931                 if (!PageBuddy(page)) {
932                         page++;
933                         continue;
934                 }
935
936                 order = page_order(page);
937                 list_move(&page->lru,
938                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
939                 page += 1 << order;
940                 pages_moved += 1 << order;
941         }
942
943         return pages_moved;
944 }
945
946 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
947                                 int migratetype)
948 {
949         unsigned long start_pfn, end_pfn;
950         struct page *start_page, *end_page;
951
952         start_pfn = page_to_pfn(page);
953         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
954         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
955         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
956         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
957
958         /* Do not cross zone boundaries */
959         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
960                 start_page = page;
961         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
962                 return 0;
963
964         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
965 }
966
967 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
968                                         int start_order, int migratetype)
969 {
970         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
971
972         while (nr_pageblocks--) {
973                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
974                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
975         }
976 }
977
978 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
979 static inline struct page *
980 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
981 {
982         struct free_area * area;
983         int current_order;
984         struct page *page;
985         int migratetype, i;
986
987         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
988         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
989                                                 --current_order) {
990                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
991                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
992
993                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
994                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
995                                 continue;
996
997                         area = &(zone->free_area[current_order]);
998                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
999                                 continue;
1000
1001                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1002                                         struct page, lru);
1003                         area->nr_free--;
1004
1005                         /*
1006                          * If breaking a large block of pages, move all free
1007                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1008                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1009                          * aggressive about taking ownership of free pages
1010                          */
1011                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
1012                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1013                                         page_group_by_mobility_disabled) {
1014                                 unsigned long pages;
1015                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1016                                                                 start_migratetype);
1017
1018                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1019                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1020                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1021                                         set_pageblock_migratetype(page,
1022                                                                 start_migratetype);
1023
1024                                 migratetype = start_migratetype;
1025                         }
1026
1027                         /* Remove the page from the freelists */
1028                         list_del(&page->lru);
1029                         rmv_page_order(page);
1030
1031                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1032                         if (current_order >= pageblock_order)
1033                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1034                                                         start_migratetype);
1035
1036                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1037
1038                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1039                                 start_migratetype, migratetype);
1040
1041                         return page;
1042                 }
1043         }
1044
1045         return NULL;
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1050  * Call me with the zone->lock already held.
1051  */
1052 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1053                                                 int migratetype)
1054 {
1055         struct page *page;
1056
1057 retry_reserve:
1058         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1059
1060         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1061                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1062
1063                 /*
1064                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1065                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1066                  * and we want just one call site
1067                  */
1068                 if (!page) {
1069                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1070                         goto retry_reserve;
1071                 }
1072         }
1073
1074         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1075         return page;
1076 }
1077
1078 /* 
1079  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1080  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1081  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1082  */
1083 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1084                         unsigned long count, struct list_head *list,
1085                         int migratetype, int cold)
1086 {
1087         int i;
1088         
1089         spin_lock(&zone->lock);
1090         for (i = 0; i < count; ++i) {
1091                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1092                 if (unlikely(page == NULL))
1093                         break;
1094
1095                 /*
1096                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1097                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1098                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1099                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1100                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1101                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1102                  * properly.
1103                  */
1104                 if (likely(cold == 0))
1105                         list_add(&page->lru, list);
1106                 else
1107                         list_add_tail(&page->lru, list);
1108                 set_page_private(page, migratetype);
1109                 list = &page->lru;
1110         }
1111         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1112         spin_unlock(&zone->lock);
1113         return i;
1114 }
1115
1116 #ifdef CONFIG_NUMA
1117 /*
1118  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1119  * currently executing processor on remote nodes after they have
1120  * expired.
1121  *
1122  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1123  * a single processor.
1124  */
1125 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1126 {
1127         unsigned long flags;
1128         int to_drain;
1129
1130         local_irq_save(flags);
1131         if (pcp->count >= pcp->batch)
1132                 to_drain = pcp->batch;
1133         else
1134                 to_drain = pcp->count;
1135         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1136         pcp->count -= to_drain;
1137         local_irq_restore(flags);
1138 }
1139 #endif
1140
1141 /*
1142  * Drain pages of the indicated processor.
1143  *
1144  * The processor must either be the current processor and the
1145  * thread pinned to the current processor or a processor that
1146  * is not online.
1147  */
1148 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1149 {
1150         unsigned long flags;
1151         struct zone *zone;
1152
1153         for_each_populated_zone(zone) {
1154                 struct per_cpu_pageset *pset;
1155                 struct per_cpu_pages *pcp;
1156
1157                 local_irq_save(flags);
1158                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1159
1160                 pcp = &pset->pcp;
1161                 if (pcp->count) {
1162                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1163                         pcp->count = 0;
1164                 }
1165                 local_irq_restore(flags);
1166         }
1167 }
1168
1169 /*
1170  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1171  */
1172 void drain_local_pages(void *arg)
1173 {
1174         drain_pages(smp_processor_id());
1175 }
1176
1177 /*
1178  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1179  */
1180 void drain_all_pages(void)
1181 {
1182         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1183 }
1184
1185 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1186
1187 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1188 {
1189         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1190         unsigned long flags;
1191         int order, t;
1192         struct list_head *curr;
1193
1194         if (!zone->spanned_pages)
1195                 return;
1196
1197         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1198
1199         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1200         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1201                 if (pfn_valid(pfn)) {
1202                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1203
1204                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1205                                 swsusp_unset_page_free(page);
1206                 }
1207
1208         for_each_migratetype_order(order, t) {
1209                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1210                         unsigned long i;
1211
1212                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1213                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1214                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1215                 }
1216         }
1217         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1218 }
1219 #endif /* CONFIG_PM */
1220
1221 /*
1222  * Free a 0-order page
1223  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1224  */
1225 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1226 {
1227         struct zone *zone = page_zone(page);
1228         struct per_cpu_pages *pcp;
1229         unsigned long flags;
1230         int migratetype;
1231         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1232
1233         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1234                 return;
1235
1236         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1237         set_page_private(page, migratetype);
1238         local_irq_save(flags);
1239         if (unlikely(wasMlocked))
1240                 free_page_mlock(page);
1241         __count_vm_event(PGFREE);
1242
1243         /*
1244          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1245          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1246          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1247          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1248          * excessively into the page allocator
1249          */
1250         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1251                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1252                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1253                         goto out;
1254                 }
1255                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1256         }
1257
1258         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1259         if (cold)
1260                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1261         else
1262                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1263         pcp->count++;
1264         if (pcp->count >= pcp->high) {
1265                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1266                 pcp->count -= pcp->batch;
1267         }
1268
1269 out:
1270         local_irq_restore(flags);
1271 }
1272
1273 /*
1274  * Free a list of 0-order pages
1275  */
1276 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1277 {
1278         struct page *page, *next;
1279
1280         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1281                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1282                 free_hot_cold_page(page, cold);
1283         }
1284 }
1285
1286 /*
1287  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1288  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1289  * Each sub-page must be freed individually.
1290  *
1291  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1292  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1293  */
1294 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1295 {
1296         int i;
1297
1298         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1299         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1300
1301 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1302         /*
1303          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1304          * otherwise free the whole shadow.
1305          */
1306         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1307                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1308 #endif
1309
1310         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1311                 set_page_refcounted(page + i);
1312 }
1313
1314 /*
1315  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1316  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1317  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1318  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1319  * are enabled.
1320  *
1321  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1322  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1323  */
1324 int split_free_page(struct page *page)
1325 {
1326         unsigned int order;
1327         unsigned long watermark;
1328         struct zone *zone;
1329
1330         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1331
1332         zone = page_zone(page);
1333         order = page_order(page);
1334
1335         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1336         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1337         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1338                 return 0;
1339
1340         /* Remove page from free list */
1341         list_del(&page->lru);
1342         zone->free_area[order].nr_free--;
1343         rmv_page_order(page);
1344         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1345
1346         /* Split into individual pages */
1347         set_page_refcounted(page);
1348         split_page(page, order);
1349
1350         if (order >= pageblock_order - 1) {
1351                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1352                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1353                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1354         }
1355
1356         return 1 << order;
1357 }
1358
1359 /*
1360  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1361  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1362  * or two.
1363  */
1364 static inline
1365 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1366                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1367                         int migratetype)
1368 {
1369         unsigned long flags;
1370         struct page *page;
1371         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1372
1373 again:
1374         if (likely(order == 0)) {
1375                 struct per_cpu_pages *pcp;
1376                 struct list_head *list;
1377
1378                 local_irq_save(flags);
1379                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1380                 list = &pcp->lists[migratetype];
1381                 if (list_empty(list)) {
1382                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1383                                         pcp->batch, list,
1384                                         migratetype, cold);
1385                         if (unlikely(list_empty(list)))
1386                                 goto failed;
1387                 }
1388
1389                 if (cold)
1390                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1391                 else
1392                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1393
1394                 list_del(&page->lru);
1395                 pcp->count--;
1396         } else {
1397                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1398                         /*
1399                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1400                          *
1401                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1402                          * properly detect and handle allocation failures.
1403                          *
1404                          * We most definitely don't want callers attempting to
1405                          * allocate greater than order-1 page units with
1406                          * __GFP_NOFAIL.
1407                          */
1408                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1409                 }
1410                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1411                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1412                 spin_unlock(&zone->lock);
1413                 if (!page)
1414                         goto failed;
1415                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1416         }
1417
1418         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1419         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1420         local_irq_restore(flags);
1421
1422         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1423         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1424                 goto again;
1425         return page;
1426
1427 failed:
1428         local_irq_restore(flags);
1429         return NULL;
1430 }
1431
1432 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1433 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1434 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1435 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1436 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1437
1438 /* Mask to get the watermark bits */
1439 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1440
1441 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1442 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1443 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1444
1445 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1446
1447 static struct {
1448         struct fault_attr attr;
1449
1450         u32 ignore_gfp_highmem;
1451         u32 ignore_gfp_wait;
1452         u32 min_order;
1453 } fail_page_alloc = {
1454         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1455         .ignore_gfp_wait = 1,
1456         .ignore_gfp_highmem = 1,
1457         .min_order = 1,
1458 };
1459
1460 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1461 {
1462         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1463 }
1464 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1465
1466 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1467 {
1468         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1469                 return 0;
1470         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1471                 return 0;
1472         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1473                 return 0;
1474         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1475                 return 0;
1476
1477         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1478 }
1479
1480 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1481
1482 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1483 {
1484         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1485         struct dentry *dir;
1486
1487         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1488                                         &fail_page_alloc.attr);
1489         if (IS_ERR(dir))
1490                 return PTR_ERR(dir);
1491
1492         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1493                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1494                 goto fail;
1495         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1496                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1497                 goto fail;
1498         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1499                                 &fail_page_alloc.min_order))
1500                 goto fail;
1501
1502         return 0;
1503 fail:
1504         debugfs_remove_recursive(dir);
1505
1506         return -ENOMEM;
1507 }
1508
1509 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1510
1511 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1512
1513 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1514
1515 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1516 {
1517         return 0;
1518 }
1519
1520 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1521
1522 /*
1523  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1524  * of the allocation.
1525  */
1526 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1527                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1528 {
1529         /* free_pages my go negative - that's OK */
1530         long min = mark;
1531         int o;
1532
1533         free_pages -= (1 << order) + 1;
1534         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1535                 min -= min / 2;
1536         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1537                 min -= min / 4;
1538
1539         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1540                 return false;
1541         for (o = 0; o < order; o++) {
1542                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1543                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1544
1545                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1546                 min >>= 1;
1547
1548                 if (free_pages <= min)
1549                         return false;
1550         }
1551         return true;
1552 }
1553
1554 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1555                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1556 {
1557         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1558                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1559 }
1560
1561 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1562                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1563 {
1564         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1565
1566         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1567                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1568
1569         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1570                                                                 free_pages);
1571 }
1572
1573 #ifdef CONFIG_NUMA
1574 /*
1575  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1576  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1577  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1578  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1579  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1580  *
1581  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1582  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1583  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1584  *
1585  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1586  * nothing and returns NULL.
1587  *
1588  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1589  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1590  *
1591  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1592  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1593  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1594  * quickly as we can.
1595  */
1596 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1597 {
1598         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1599         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1600
1601         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1602         if (!zlc)
1603                 return NULL;
1604
1605         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1606                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1607                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1608         }
1609
1610         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1611                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1612                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1613         return allowednodes;
1614 }
1615
1616 /*
1617  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1618  * if it is worth looking at further for free memory:
1619  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1620  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1621  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1622  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1623  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1624  * else return false (zero) if it is not.
1625  *
1626  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1627  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1628  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1629  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1630  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1631  * into the second scan of the zonelist.
1632  *
1633  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1634  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1635  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1636  * unturned looking for a free page.
1637  */
1638 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1639                                                 nodemask_t *allowednodes)
1640 {
1641         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1642         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1643         int n;                          /* node that zone *z is on */
1644
1645         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1646         if (!zlc)
1647                 return 1;
1648
1649         i = z - zonelist->_zonerefs;
1650         n = zlc->z_to_n[i];
1651
1652         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1653         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1654 }
1655
1656 /*
1657  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1658  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1659  * from that zone don't waste time re-examining it.
1660  */
1661 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1662 {
1663         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1664         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1665
1666         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1667         if (!zlc)
1668                 return;
1669
1670         i = z - zonelist->_zonerefs;
1671
1672         set_bit(i, zlc->fullzones);
1673 }
1674
1675 /*
1676  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1677  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1678  */
1679 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1680 {
1681         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1682
1683         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1684         if (!zlc)
1685                 return;
1686
1687         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1688 }
1689
1690 #else   /* CONFIG_NUMA */
1691
1692 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1693 {
1694         return NULL;
1695 }
1696
1697 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1698                                 nodemask_t *allowednodes)
1699 {
1700         return 1;
1701 }
1702
1703 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1704 {
1705 }
1706
1707 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1708 {
1709 }
1710 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1711
1712 /*
1713  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1714  * a page.
1715  */
1716 static struct page *
1717 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1718                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1719                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1720 {
1721         struct zoneref *z;
1722         struct page *page = NULL;
1723         int classzone_idx;
1724         struct zone *zone;
1725         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1726         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1727         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1728
1729         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1730 zonelist_scan:
1731         /*
1732          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1733          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1734          */
1735         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1736                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1737                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1738                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1739                                 continue;
1740                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1741                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1742                                 continue;
1743
1744                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1745                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1746                         unsigned long mark;
1747                         int ret;
1748
1749                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1750                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1751                                     classzone_idx, alloc_flags))
1752                                 goto try_this_zone;
1753
1754                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1755                                 /*
1756                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1757                                  * and before considering the first zone allowed
1758                                  * by the cpuset.
1759                                  */
1760                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1761                                 zlc_active = 1;
1762                                 did_zlc_setup = 1;
1763                         }
1764
1765                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1766                                 goto this_zone_full;
1767
1768                         /*
1769                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1770                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1771                          */
1772                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1773                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1774                                 continue;
1775
1776                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1777                         switch (ret) {
1778                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1779                                 /* did not scan */
1780                                 continue;
1781                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1782                                 /* scanned but unreclaimable */
1783                                 continue;
1784                         default:
1785                                 /* did we reclaim enough */
1786                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1787                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1788                                         goto this_zone_full;
1789                         }
1790                 }
1791
1792 try_this_zone:
1793                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1794                                                 gfp_mask, migratetype);
1795                 if (page)
1796                         break;
1797 this_zone_full:
1798                 if (NUMA_BUILD)
1799                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1800         }
1801
1802         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1803                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1804                 zlc_active = 0;
1805                 goto zonelist_scan;
1806         }
1807         return page;
1808 }
1809
1810 /*
1811  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1812  * meminfo in irq context.
1813  */
1814 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1815 {
1816         bool ret = false;
1817
1818 #if NODES_SHIFT > 8
1819         ret = in_interrupt();
1820 #endif
1821         return ret;
1822 }
1823
1824 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1825                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1826                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1827
1828 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1829 {
1830         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1831
1832         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1833             debug_guardpage_minorder() > 0)
1834                 return;
1835
1836         /*
1837          * This documents exceptions given to allocations in certain
1838          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1839          * of allowed nodes.
1840          */
1841         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1842                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1843                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1844                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1845         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1846                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1847
1848         if (fmt) {
1849                 struct va_format vaf;
1850                 va_list args;
1851
1852                 va_start(args, fmt);
1853
1854                 vaf.fmt = fmt;
1855                 vaf.va = &args;
1856
1857                 pr_warn("%pV", &vaf);
1858
1859                 va_end(args);
1860         }
1861
1862         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1863                 current->comm, order, gfp_mask);
1864
1865         dump_stack();
1866         if (!should_suppress_show_mem())
1867                 show_mem(filter);
1868 }
1869
1870 static inline int
1871 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1872                                 unsigned long did_some_progress,
1873                                 unsigned long pages_reclaimed)
1874 {
1875         /* Do not loop if specifically requested */
1876         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1877                 return 0;
1878
1879         /* Always retry if specifically requested */
1880         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1881                 return 1;
1882
1883         /*
1884          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
1885          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
1886          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
1887          */
1888         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
1889                 return 0;
1890
1891         /*
1892          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1893          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1894          * implementations.
1895          */
1896         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1897                 return 1;
1898
1899         /*
1900          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1901          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1902          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1903          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1904          * allocation still fails, we stop retrying.
1905          */
1906         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1907                 return 1;
1908
1909         return 0;
1910 }
1911
1912 static inline struct page *
1913 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1914         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1915         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1916         int migratetype)
1917 {
1918         struct page *page;
1919
1920         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1921         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1922                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1923                 return NULL;
1924         }
1925
1926         /*
1927          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1928          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1929          * we're still under heavy pressure.
1930          */
1931         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1932                 order, zonelist, high_zoneidx,
1933                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1934                 preferred_zone, migratetype);
1935         if (page)
1936                 goto out;
1937
1938         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1939                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1940                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1941                         goto out;
1942                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1943                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1944                         goto out;
1945                 /*
1946                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1947                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1948                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1949                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1950                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1951                  */
1952                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1953                         goto out;
1954         }
1955         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1956         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1957
1958 out:
1959         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1960         return page;
1961 }
1962
1963 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1964 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1965 static struct page *
1966 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1967         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1968         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1969         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1970         bool sync_migration)
1971 {
1972         struct page *page;
1973
1974         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1975                 return NULL;
1976
1977         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1978         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1979                                                 nodemask, sync_migration);
1980         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1981         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1982
1983                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1984                 drain_pages(get_cpu());
1985                 put_cpu();
1986
1987                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1988                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1989                                 alloc_flags, preferred_zone,
1990                                 migratetype);
1991                 if (page) {
1992                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1993                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1994                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1995                         return page;
1996                 }
1997
1998                 /*
1999                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2000                  * The most likely reason is that pages exist,
2001                  * but not enough to satisfy watermarks.
2002                  */
2003                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2004                 defer_compaction(preferred_zone);
2005
2006                 cond_resched();
2007         }
2008
2009         return NULL;
2010 }
2011 #else
2012 static inline struct page *
2013 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2014         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2015         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2016         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
2017         bool sync_migration)
2018 {
2019         return NULL;
2020 }
2021 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2022
2023 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2024 static inline struct page *
2025 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2026         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2027         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2028         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2029 {
2030         struct page *page = NULL;
2031         struct reclaim_state reclaim_state;
2032         bool drained = false;
2033
2034         cond_resched();
2035
2036         /* We now go into synchronous reclaim */
2037         cpuset_memory_pressure_bump();
2038         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2039         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2040         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2041         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2042
2043         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2044
2045         current->reclaim_state = NULL;
2046         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2047         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2048
2049         cond_resched();
2050
2051         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2052                 return NULL;
2053
2054         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2055         if (NUMA_BUILD)
2056                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2057
2058 retry:
2059         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2060                                         zonelist, high_zoneidx,
2061                                         alloc_flags, preferred_zone,
2062                                         migratetype);
2063
2064         /*
2065          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2066          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2067          */
2068         if (!page && !drained) {
2069                 drain_all_pages();
2070                 drained = true;
2071                 goto retry;
2072         }
2073
2074         return page;
2075 }
2076
2077 /*
2078  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2079  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2080  */
2081 static inline struct page *
2082 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2083         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2084         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2085         int migratetype)
2086 {
2087         struct page *page;
2088
2089         do {
2090                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2091                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2092                         preferred_zone, migratetype);
2093
2094                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2095                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2096         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2097
2098         return page;
2099 }
2100
2101 static inline
2102 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2103                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2104                                                 enum zone_type classzone_idx)
2105 {
2106         struct zoneref *z;
2107         struct zone *zone;
2108
2109         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2110                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2111 }
2112
2113 static inline int
2114 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2115 {
2116         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2117         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2118
2119         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2120         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2121
2122         /*
2123          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2124          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2125          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2126          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2127          */
2128         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2129
2130         if (!wait) {
2131                 /*
2132                  * Not worth trying to allocate harder for
2133                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2134                  */
2135                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2136                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2137                 /*
2138                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2139                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2140                  */
2141                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2142         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2143                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2144
2145         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2146                 if (!in_interrupt() &&
2147                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2148                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2149                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2150         }
2151
2152         return alloc_flags;
2153 }
2154
2155 static inline struct page *
2156 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2157         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2158         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2159         int migratetype)
2160 {
2161         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2162         struct page *page = NULL;
2163         int alloc_flags;
2164         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2165         unsigned long did_some_progress;
2166         bool sync_migration = false;
2167
2168         /*
2169          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2170          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2171          * be using allocators in order of preference for an area that is
2172          * too large.
2173          */
2174         if (order >= MAX_ORDER) {
2175                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2176                 return NULL;
2177         }
2178
2179         /*
2180          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2181          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2182          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2183          * using a larger set of nodes after it has established that the
2184          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2185          * over allocated.
2186          */
2187         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2188                 goto nopage;
2189
2190 restart:
2191         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2192                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2193                                                 zone_idx(preferred_zone));
2194
2195         /*
2196          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2197          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2198          * to how we want to proceed.
2199          */
2200         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2201
2202         /*
2203          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2204          * cpusets.
2205          */
2206         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2207                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2208                                         &preferred_zone);
2209
2210 rebalance:
2211         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2212         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2213                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2214                         preferred_zone, migratetype);
2215         if (page)
2216                 goto got_pg;
2217
2218         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2219         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2220                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2221                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2222                                 preferred_zone, migratetype);
2223                 if (page)
2224                         goto got_pg;
2225         }
2226
2227         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2228         if (!wait)
2229                 goto nopage;
2230
2231         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2232         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2233                 goto nopage;
2234
2235         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2236         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2237                 goto nopage;
2238
2239         /*
2240          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2241          * attempts after direct reclaim are synchronous
2242          */
2243         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2244                                         zonelist, high_zoneidx,
2245                                         nodemask,
2246                                         alloc_flags, preferred_zone,
2247                                         migratetype, &did_some_progress,
2248                                         sync_migration);
2249         if (page)
2250                 goto got_pg;
2251
2252         /*
2253          * Do not use sync migration if __GFP_NO_KSWAPD is used to indicate
2254          * the system should not be heavily disrupted. In practice, this is
2255          * to avoid THP callers being stalled in writeback during migration
2256          * as it's preferable for the the allocations to fail than to stall
2257          */
2258         sync_migration = !(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD);
2259
2260         /* Try direct reclaim and then allocating */
2261         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2262                                         zonelist, high_zoneidx,
2263                                         nodemask,
2264                                         alloc_flags, preferred_zone,
2265                                         migratetype, &did_some_progress);
2266         if (page)
2267                 goto got_pg;
2268
2269         /*
2270          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2271          * running out of options and have to consider going OOM
2272          */
2273         if (!did_some_progress) {
2274                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2275                         if (oom_killer_disabled)
2276                                 goto nopage;
2277                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2278                                         zonelist, high_zoneidx,
2279                                         nodemask, preferred_zone,
2280                                         migratetype);
2281                         if (page)
2282                                 goto got_pg;
2283
2284                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2285                                 /*
2286                                  * The oom killer is not called for high-order
2287                                  * allocations that may fail, so if no progress
2288                                  * is being made, there are no other options and
2289                                  * retrying is unlikely to help.
2290                                  */
2291                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2292                                         goto nopage;
2293                                 /*
2294                                  * The oom killer is not called for lowmem
2295                                  * allocations to prevent needlessly killing
2296                                  * innocent tasks.
2297                                  */
2298                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2299                                         goto nopage;
2300                         }
2301
2302                         goto restart;
2303                 }
2304         }
2305
2306         /* Check if we should retry the allocation */
2307         pages_reclaimed += did_some_progress;
2308         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2309                                                 pages_reclaimed)) {
2310                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2311                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2312                 goto rebalance;
2313         } else {
2314                 /*
2315                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2316                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2317                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2318                  */
2319                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2320                                         zonelist, high_zoneidx,
2321                                         nodemask,
2322                                         alloc_flags, preferred_zone,
2323                                         migratetype, &did_some_progress,
2324                                         sync_migration);
2325                 if (page)
2326                         goto got_pg;
2327         }
2328
2329 nopage:
2330         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2331         return page;
2332 got_pg:
2333         if (kmemcheck_enabled)
2334                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2335         return page;
2336
2337 }
2338
2339 /*
2340  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2341  */
2342 struct page *
2343 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2344                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2345 {
2346         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2347         struct zone *preferred_zone;
2348         struct page *page;
2349         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2350
2351         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2352
2353         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2354
2355         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2356
2357         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2358                 return NULL;
2359
2360         /*
2361          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2362          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2363          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2364          */
2365         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2366                 return NULL;
2367
2368         get_mems_allowed();
2369         /* The preferred zone is used for statistics later */
2370         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2371                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2372                                 &preferred_zone);
2373         if (!preferred_zone) {
2374                 put_mems_allowed();
2375                 return NULL;
2376         }
2377
2378         /* First allocation attempt */
2379         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2380                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2381                         preferred_zone, migratetype);
2382         if (unlikely(!page))
2383                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2384                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2385                                 preferred_zone, migratetype);
2386         put_mems_allowed();
2387
2388         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2389         return page;
2390 }
2391 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2392
2393 /*
2394  * Common helper functions.
2395  */
2396 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2397 {
2398         struct page *page;
2399
2400         /*
2401          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2402          * a highmem page
2403          */
2404         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2405
2406         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2407         if (!page)
2408                 return 0;
2409         return (unsigned long) page_address(page);
2410 }
2411 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2412
2413 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2414 {
2415         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2416 }
2417 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2418
2419 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2420 {
2421         if (put_page_testzero(page)) {
2422                 if (order == 0)
2423                         free_hot_cold_page(page, 0);
2424                 else
2425                         __free_pages_ok(page, order);
2426         }
2427 }
2428
2429 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2430
2431 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2432 {
2433         if (addr != 0) {
2434                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2435                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2436         }
2437 }
2438
2439 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2440
2441 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2442 {
2443         if (addr) {
2444                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2445                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2446
2447                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2448                 while (used < alloc_end) {
2449                         free_page(used);
2450                         used += PAGE_SIZE;
2451                 }
2452         }
2453         return (void *)addr;
2454 }
2455
2456 /**
2457  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2458  * @size: the number of bytes to allocate
2459  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2460  *
2461  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2462  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2463  * allocate memory in power-of-two pages.
2464  *
2465  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2466  *
2467  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2468  */
2469 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2470 {
2471         unsigned int order = get_order(size);
2472         unsigned long addr;
2473
2474         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2475         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2476 }
2477 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2478
2479 /**
2480  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2481  *                         pages on a node.
2482  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2483  * @size: the number of bytes to allocate
2484  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2485  *
2486  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2487  * back.
2488  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2489  * but is not exact.
2490  */
2491 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2492 {
2493         unsigned order = get_order(size);
2494         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2495         if (!p)
2496                 return NULL;
2497         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2498 }
2499 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2500
2501 /**
2502  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2503  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2504  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2505  *
2506  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2507  */
2508 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2509 {
2510         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2511         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2512
2513         while (addr < end) {
2514                 free_page(addr);
2515                 addr += PAGE_SIZE;
2516         }
2517 }
2518 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2519
2520 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2521 {
2522         struct zoneref *z;
2523         struct zone *zone;
2524
2525         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2526         unsigned int sum = 0;
2527
2528         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2529
2530         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2531                 unsigned long size = zone->present_pages;
2532                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2533                 if (size > high)
2534                         sum += size - high;
2535         }
2536
2537         return sum;
2538 }
2539
2540 /*
2541  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2542  */
2543 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2544 {
2545         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2546 }
2547 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2548
2549 /*
2550  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2551  */
2552 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2553 {
2554         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2555 }
2556
2557 static inline void show_node(struct zone *zone)
2558 {
2559         if (NUMA_BUILD)
2560                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2561 }
2562
2563 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2564 {
2565         val->totalram = totalram_pages;
2566         val->sharedram = 0;
2567         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2568         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2569         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2570         val->freehigh = nr_free_highpages();
2571         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2572 }
2573
2574 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2575
2576 #ifdef CONFIG_NUMA
2577 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2578 {
2579         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2580
2581         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2582         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2583 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2584         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2585         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2586                         NR_FREE_PAGES);
2587 #else
2588         val->totalhigh = 0;
2589         val->freehigh = 0;
2590 #endif
2591         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2592 }
2593 #endif
2594
2595 /*
2596  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2597  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2598  */
2599 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2600 {
2601         bool ret = false;
2602
2603         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2604                 goto out;
2605
2606         get_mems_allowed();
2607         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2608         put_mems_allowed();
2609 out:
2610         return ret;
2611 }
2612
2613 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2614
2615 /*
2616  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2617  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2618  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2619  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2620  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2621  */
2622 void show_free_areas(unsigned int filter)
2623 {
2624         int cpu;
2625         struct zone *zone;
2626
2627         for_each_populated_zone(zone) {
2628                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2629                         continue;
2630                 show_node(zone);
2631                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2632
2633                 for_each_online_cpu(cpu) {
2634                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2635
2636                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2637
2638                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2639                                cpu, pageset->pcp.high,
2640                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2641                 }
2642         }
2643
2644         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2645                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2646                 " unevictable:%lu"
2647                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2648                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2649                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2650                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2651                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2652                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2653                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2654                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2655                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2656                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2657                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2658                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2659                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2660                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2661                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2662                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2663                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2664                 global_page_state(NR_SHMEM),
2665                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2666                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2667
2668         for_each_populated_zone(zone) {
2669                 int i;
2670
2671                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2672                         continue;
2673                 show_node(zone);
2674                 printk("%s"
2675                         " free:%lukB"
2676                         " min:%lukB"
2677                         " low:%lukB"
2678                         " high:%lukB"
2679                         " active_anon:%lukB"
2680                         " inactive_anon:%lukB"
2681                         " active_file:%lukB"
2682                         " inactive_file:%lukB"
2683                         " unevictable:%lukB"
2684                         " isolated(anon):%lukB"
2685                         " isolated(file):%lukB"
2686                         " present:%lukB"
2687                         " mlocked:%lukB"
2688                         " dirty:%lukB"
2689                         " writeback:%lukB"
2690                         " mapped:%lukB"
2691                         " shmem:%lukB"
2692                         " slab_reclaimable:%lukB"
2693                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2694                         " kernel_stack:%lukB"
2695                         " pagetables:%lukB"
2696                         " unstable:%lukB"
2697                         " bounce:%lukB"
2698                         " writeback_tmp:%lukB"
2699                         " pages_scanned:%lu"
2700                         " all_unreclaimable? %s"
2701                         "\n",
2702                         zone->name,
2703                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2704                         K(min_wmark_pages(zone)),
2705                         K(low_wmark_pages(zone)),
2706                         K(high_wmark_pages(zone)),
2707                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2708                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2709                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2710                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2711                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2712                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2713                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2714                         K(zone->present_pages),
2715                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2716                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2717                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2718                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2719                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2720                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2721                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2722                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2723                                 THREAD_SIZE / 1024,
2724                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2725                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2726                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2727                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2728                         zone->pages_scanned,
2729                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2730                         );
2731                 printk("lowmem_reserve[]:");
2732                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2733                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2734                 printk("\n");
2735         }
2736
2737         for_each_populated_zone(zone) {
2738                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2739
2740                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2741                         continue;
2742                 show_node(zone);
2743                 printk("%s: ", zone->name);
2744
2745                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2746                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2747                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2748                         total += nr[order] << order;
2749                 }
2750                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2751                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2752                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2753                 printk("= %lukB\n", K(total));
2754         }
2755
2756         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2757
2758         show_swap_cache_info();
2759 }
2760
2761 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2762 {
2763         zoneref->zone = zone;
2764         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2765 }
2766
2767 /*
2768  * Builds allocation fallback zone lists.
2769  *
2770  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2771  */
2772 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2773                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2774 {
2775         struct zone *zone;
2776
2777         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2778         zone_type++;
2779
2780         do {
2781                 zone_type--;
2782                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2783                 if (populated_zone(zone)) {
2784                         zoneref_set_zone(zone,
2785                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2786                         check_highest_zone(zone_type);
2787                 }
2788
2789         } while (zone_type);
2790         return nr_zones;
2791 }
2792
2793
2794 /*
2795  *  zonelist_order:
2796  *  0 = automatic detection of better ordering.
2797  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2798  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2799  *
2800  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2801  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2802  */
2803 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2804 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2805 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2806
2807 /* zonelist order in the kernel.
2808  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2809  */
2810 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2811 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2812
2813
2814 #ifdef CONFIG_NUMA
2815 /* The value user specified ....changed by config */
2816 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2817 /* string for sysctl */
2818 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2819 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2820
2821 /*
2822  * interface for configure zonelist ordering.
2823  * command line option "numa_zonelist_order"
2824  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2825  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2826  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2827  */
2828
2829 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2830 {
2831         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2832                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2833         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2834                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2835         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2836                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2837         } else {
2838                 printk(KERN_WARNING
2839                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2840                         "%s\n", s);
2841                 return -EINVAL;
2842         }
2843         return 0;
2844 }
2845
2846 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2847 {
2848         int ret;
2849
2850         if (!s)
2851                 return 0;
2852
2853         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2854         if (ret == 0)
2855                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2856
2857         return ret;
2858 }
2859 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2860
2861 /*
2862  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2863  */
2864 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2865                 void __user *buffer, size_t *length,
2866                 loff_t *ppos)
2867 {
2868         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2869         int ret;
2870         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2871
2872         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2873         if (write)
2874                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2875         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2876         if (ret)
2877                 goto out;
2878         if (write) {
2879                 int oldval = user_zonelist_order;
2880                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2881                         /*
2882                          * bogus value.  restore saved string
2883                          */
2884                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2885                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2886                         user_zonelist_order = oldval;
2887                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2888                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2889                         build_all_zonelists(NULL);
2890                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2891                 }
2892         }
2893 out:
2894         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2895         return ret;
2896 }
2897
2898
2899 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2900 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2901
2902 /**
2903  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2904  * @node: node whose fallback list we're appending
2905  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2906  *
2907  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2908  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2909  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2910  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2911  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2912  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2913  * on them otherwise.
2914  * It returns -1 if no node is found.
2915  */
2916 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2917 {
2918         int n, val;
2919         int min_val = INT_MAX;
2920         int best_node = -1;
2921         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2922
2923         /* Use the local node if we haven't already */
2924         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2925                 node_set(node, *used_node_mask);
2926                 return node;
2927         }
2928
2929         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2930
2931                 /* Don't want a node to appear more than once */
2932                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2933                         continue;
2934
2935                 /* Use the distance array to find the distance */
2936                 val = node_distance(node, n);
2937
2938                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2939                 val += (n < node);
2940
2941                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2942                 tmp = cpumask_of_node(n);
2943                 if (!cpumask_empty(tmp))
2944                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2945
2946                 /* Slight preference for less loaded node */
2947                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2948                 val += node_load[n];
2949
2950                 if (val < min_val) {
2951                         min_val = val;
2952                         best_node = n;
2953                 }
2954         }
2955
2956         if (best_node >= 0)
2957                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2958
2959         return best_node;
2960 }
2961
2962
2963 /*
2964  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2965  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2966  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2967  */
2968 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2969 {
2970         int j;
2971         struct zonelist *zonelist;
2972
2973         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2974         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2975                 ;
2976         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2977                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2978         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2979         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2980 }
2981
2982 /*
2983  * Build gfp_thisnode zonelists
2984  */
2985 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2986 {
2987         int j;
2988         struct zonelist *zonelist;
2989
2990         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2991         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2992         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2993         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2994 }
2995
2996 /*
2997  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2998  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2999  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3000  * may still exist in local DMA zone.
3001  */
3002 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3003
3004 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3005 {
3006         int pos, j, node;
3007         int zone_type;          /* needs to be signed */
3008         struct zone *z;
3009         struct zonelist *zonelist;
3010
3011         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3012         pos = 0;
3013         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3014                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3015                         node = node_order[j];
3016                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3017                         if (populated_zone(z)) {
3018                                 zoneref_set_zone(z,
3019                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3020                                 check_highest_zone(zone_type);
3021                         }
3022                 }
3023         }
3024         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3025         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3026 }
3027
3028 static int default_zonelist_order(void)
3029 {
3030         int nid, zone_type;
3031         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3032         struct zone *z;
3033         int average_size;
3034         /*
3035          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3036          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3037          * into OOM very easily.
3038          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3039          */
3040         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3041         low_kmem_size = 0;
3042         total_size = 0;
3043         for_each_online_node(nid) {
3044                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3045                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3046                         if (populated_zone(z)) {
3047                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3048                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3049                                 total_size += z->present_pages;
3050                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3051                                 /*
3052                                  * If any node has only lowmem, then node order
3053                                  * is preferred to allow kernel allocations
3054                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3055                                  * on other nodes when there is an abundance of
3056                                  * lowmem available to allocate from.
3057                                  */
3058                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3059                         }
3060                 }
3061         }
3062         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3063             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3064                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3065         /*
3066          * look into each node's config.
3067          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3068          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3069          */
3070         average_size = total_size /
3071                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3072         for_each_online_node(nid) {
3073                 low_kmem_size = 0;
3074                 total_size = 0;
3075                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3076                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3077                         if (populated_zone(z)) {
3078                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3079                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3080                                 total_size += z->present_pages;
3081                         }
3082                 }
3083                 if (low_kmem_size &&
3084                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3085                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3086                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3087         }
3088         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3089 }
3090
3091 static void set_zonelist_order(void)
3092 {
3093         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3094                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3095         else
3096                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3097 }
3098
3099 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3100 {
3101         int j, node, load;
3102         enum zone_type i;
3103         nodemask_t used_mask;
3104         int local_node, prev_node;
3105         struct zonelist *zonelist;
3106         int order = current_zonelist_order;
3107
3108         /* initialize zonelists */
3109         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3110                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3111                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3112                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3113         }
3114
3115         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3116         local_node = pgdat->node_id;
3117         load = nr_online_nodes;
3118         prev_node = local_node;
3119         nodes_clear(used_mask);
3120
3121         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3122         j = 0;
3123
3124         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3125                 int distance = node_distance(local_node, node);
3126
3127                 /*
3128                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3129                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3130                  */
3131                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3132                         zone_reclaim_mode = 1;
3133
3134                 /*
3135                  * We don't want to pressure a particular node.
3136                  * So adding penalty to the first node in same
3137                  * distance group to make it round-robin.
3138                  */
3139                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3140                         node_load[node] = load;
3141
3142                 prev_node = node;
3143                 load--;
3144                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3145                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3146                 else
3147                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3148         }
3149
3150         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3151                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3152                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3153         }
3154
3155         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3156 }
3157
3158 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3159 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3160 {
3161         struct zonelist *zonelist;
3162         struct zonelist_cache *zlc;
3163         struct zoneref *z;
3164
3165         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3166         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3167         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3168         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3169                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3170 }
3171
3172 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3173 /*
3174  * Return node id of node used for "local" allocations.
3175  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3176  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3177  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3178  */
3179 int local_memory_node(int node)
3180 {
3181         struct zone *zone;
3182
3183         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3184                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3185                                    NULL,
3186                                    &zone);
3187         return zone->node;
3188 }
3189 #endif
3190
3191 #else   /* CONFIG_NUMA */
3192
3193 static void set_zonelist_order(void)
3194 {
3195         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3196 }
3197
3198 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3199 {
3200         int node, local_node;
3201         enum zone_type j;
3202         struct zonelist *zonelist;
3203
3204         local_node = pgdat->node_id;
3205
3206         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3207         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3208
3209         /*
3210          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3211          * of all the other nodes.
3212          * We don't want to pressure a particular node, so when
3213          * building the zones for node N, we make sure that the
3214          * zones coming right after the local ones are those from
3215          * node N+1 (modulo N)
3216          */
3217         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3218                 if (!node_online(node))
3219                         continue;
3220                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3221                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3222         }
3223         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3224                 if (!node_online(node))
3225                         continue;
3226                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3227                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3228         }
3229
3230         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3231         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3232 }
3233
3234 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3235 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3236 {
3237         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3238 }
3239
3240 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3241
3242 /*
3243  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3244  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3245  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3246  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3247  * with interrupts disabled.
3248  *
3249  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3250  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3251  * hotplugged processors.
3252  *
3253  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3254  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3255  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3256  */
3257 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3258 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3259 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3260
3261 /*
3262  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3263  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3264  */
3265 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3266
3267 /* return values int ....just for stop_machine() */
3268 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3269 {
3270         int nid;
3271         int cpu;
3272
3273 #ifdef CONFIG_NUMA
3274         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3275 #endif
3276         for_each_online_node(nid) {
3277                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3278
3279                 build_zonelists(pgdat);
3280                 build_zonelist_cache(pgdat);
3281         }
3282
3283         /*
3284          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3285          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3286          * each zone will be allocated later when the per cpu
3287          * allocator is available.
3288          *
3289          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3290          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3291          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3292          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3293          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3294          * (a chicken-egg dilemma).
3295          */
3296         for_each_possible_cpu(cpu) {
3297                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3298
3299 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3300                 /*
3301                  * We now know the "local memory node" for each node--
3302                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3303                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3304                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3305                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3306                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3307                  */
3308                 if (cpu_online(cpu))
3309                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3310 #endif
3311         }
3312
3313         return 0;
3314 }
3315
3316 /*
3317  * Called with zonelists_mutex held always
3318  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3319  */
3320 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3321 {
3322         set_zonelist_order();
3323
3324         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3325                 __build_all_zonelists(NULL);
3326                 mminit_verify_zonelist();
3327                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3328         } else {
3329                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3330                    of zonelist */
3331 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3332                 if (data)
3333                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3334 #endif
3335                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3336                 /* cpuset refresh routine should be here */
3337         }
3338         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3339         /*
3340          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3341          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3342          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3343          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3344          * disabled and enable it later
3345          */
3346         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3347                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3348         else
3349                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3350
3351         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3352                 "Total pages: %ld\n",
3353                         nr_online_nodes,
3354                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3355                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3356                         vm_total_pages);
3357 #ifdef CONFIG_NUMA
3358         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3359 #endif
3360 }
3361
3362 /*
3363  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3364  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3365  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3366  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3367  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3368  * conservative, even though it seems large.
3369  *
3370  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3371  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3372  */
3373 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3374
3375 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3376 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3377 {
3378         unsigned long size = 1;
3379
3380         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3381
3382         while (size < pages)
3383                 size <<= 1;
3384
3385         /*
3386          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3387          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3388          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3389          */
3390         size = min(size, 4096UL);
3391
3392         return max(size, 4UL);
3393 }
3394 #else
3395 /*
3396  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3397  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3398  *
3399  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3400  *
3401  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3402  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3403  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3404  *
3405  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3406  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3407  *
3408  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3409  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3410  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3411  */
3412 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3413 {
3414         return 4096UL;
3415 }
3416 #endif
3417
3418 /*
3419  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3420  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3421  * hash function before the remainder is taken.
3422  */
3423 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3424 {
3425         return ffz(~size);
3426 }
3427
3428 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3429
3430 /*
3431  * Check if a pageblock contains reserved pages
3432  */
3433 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3434 {
3435         unsigned long pfn;
3436
3437         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3438                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3439                         return 1;
3440         }
3441         return 0;
3442 }
3443
3444 /*
3445  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3446  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3447  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3448  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3449  * blocks as reclaim kicks in
3450  */
3451 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3452 {
3453         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3454         struct page *page;
3455         unsigned long block_migratetype;
3456         int reserve;
3457
3458         /*
3459          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3460          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3461          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3462          * the block.
3463          */
3464         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3465         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3466         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3467         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3468                                                         pageblock_order;
3469
3470         /*
3471          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3472          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3473          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3474          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3475          * future allocation of hugepages at runtime.
3476          */
3477         reserve = min(2, reserve);
3478
3479         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3480                 if (!pfn_valid(pfn))
3481                         continue;
3482                 page = pfn_to_page(pfn);
3483
3484                 /* Watch out for overlapping nodes */
3485                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3486                         continue;
3487
3488                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3489
3490                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3491                 if (reserve > 0) {
3492                         /*
3493                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3494                          * them.
3495                          */
3496                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3497                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3498                                 continue;
3499
3500                         /* If this block is reserved, account for it */
3501                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3502                                 reserve--;
3503                                 continue;
3504                         }
3505
3506                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3507                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3508                                 set_pageblock_migratetype(page,
3509                                                         MIGRATE_RESERVE);
3510                                 move_freepages_block(zone, page,
3511                                                         MIGRATE_RESERVE);
3512                                 reserve--;
3513                                 continue;
3514                         }
3515                 }
3516
3517                 /*
3518                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3519                  * take it back
3520                  */
3521                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3522                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3523                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3524                 }
3525         }
3526 }
3527
3528 /*
3529  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3530  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3531  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3532  */
3533 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3534                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3535 {
3536         struct page *page;
3537         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3538         unsigned long pfn;
3539         struct zone *z;
3540
3541         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3542                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3543
3544         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3545         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3546                 /*
3547                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3548                  * handed to this function.  They do not
3549                  * exist on hotplugged memory.
3550                  */
3551                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3552                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3553                                 continue;
3554                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3555                                 continue;
3556                 }
3557                 page = pfn_to_page(pfn);
3558                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3559                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3560                 init_page_count(page);
3561                 reset_page_mapcount(page);
3562                 SetPageReserved(page);
3563                 /*
3564                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3565                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3566                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3567                  * the address space during boot when many long-lived
3568                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3569                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3570                  * setup_zone_migrate_reserve()
3571                  *
3572                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3573                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3574                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3575                  * pfn out of zone.
3576                  */
3577                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3578                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3579                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3580                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3581
3582                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3583 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3584                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3585                 if (!is_highmem_idx(zone))
3586                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3587 #endif
3588         }
3589 }
3590
3591 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3592 {
3593         int order, t;
3594         for_each_migratetype_order(order, t) {
3595                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3596                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3597         }
3598 }
3599
3600 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3601 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3602         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3603 #endif
3604
3605 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3606 {
3607 #ifdef CONFIG_MMU
3608         int batch;
3609
3610         /*
3611          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3612          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3613          *
3614          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3615          */
3616         batch = zone->present_pages / 1024;
3617         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3618                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3619         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3620         if (batch < 1)
3621                 batch = 1;
3622
3623         /*
3624          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3625          * of 2 value was found to be more likely to have
3626          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3627          *
3628          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3629          * batches of pages, one task can end up with a lot
3630          * of pages of one half of the possible page colors
3631          * and the other with pages of the other colors.
3632          */
3633         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3634
3635         return batch;
3636
3637 #else
3638         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3639          * conditions.
3640          *
3641          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3642          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3643          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3644          *
3645          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3646          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3647          * can be a significant delay between the individual batches being
3648          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3649          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3650          */
3651         return 0;
3652 #endif
3653 }
3654
3655 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3656 {
3657         struct per_cpu_pages *pcp;
3658         int migratetype;
3659
3660         memset(p, 0, sizeof(*p));
3661
3662         pcp = &p->pcp;
3663         pcp->count = 0;
3664         pcp->high = 6 * batch;
3665         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3666         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3667                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3668 }
3669
3670 /*
3671  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3672  * to the value high for the pageset p.
3673  */
3674
3675 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3676                                 unsigned long high)
3677 {
3678         struct per_cpu_pages *pcp;
3679
3680         pcp = &p->pcp;
3681         pcp->high = high;
3682         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3683         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3684                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3685 }
3686
3687 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3688 {
3689         int cpu;
3690
3691         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3692
3693         for_each_possible_cpu(cpu) {
3694                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3695
3696                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3697
3698                 if (percpu_pagelist_fraction)
3699                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3700                                 (zone->present_pages /
3701                                         percpu_pagelist_fraction));
3702         }
3703 }
3704
3705 /*
3706  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3707  * Before this call only boot pagesets were available.
3708  */
3709 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3710 {
3711         struct zone *zone;
3712
3713         for_each_populated_zone(zone)
3714                 setup_zone_pageset(zone);
3715 }
3716
3717 static noinline __init_refok
3718 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3719 {
3720         int i;
3721         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3722         size_t alloc_size;
3723
3724         /*
3725          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3726          * per zone.
3727          */
3728         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3729                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3730         zone->wait_table_bits =
3731                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3732         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3733                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3734
3735         if (!slab_is_available()) {
3736                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3737                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3738         } else {
3739                 /*
3740                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3741                  * via memory hot-add.
3742                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3743                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3744                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3745                  * node itself as well.
3746                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3747                  * necessary.
3748                  */
3749                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3750         }
3751         if (!zone->wait_table)
3752                 return -ENOMEM;
3753
3754         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3755                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3756
3757         return 0;
3758 }
3759
3760 static int __zone_pcp_update(void *data)
3761 {
3762         struct zone *zone = data;
3763         int cpu;
3764         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3765
3766         for_each_possible_cpu(cpu) {
3767                 struct per_cpu_pageset *pset;
3768                 struct per_cpu_pages *pcp;
3769
3770                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3771                 pcp = &pset->pcp;
3772
3773                 local_irq_save(flags);
3774                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3775                 setup_pageset(pset, batch);
3776                 local_irq_restore(flags);
3777         }
3778         return 0;
3779 }
3780
3781 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3782 {
3783         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3784 }
3785
3786 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3787 {
3788         /*
3789          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3790          * relies on the ability of the linker to provide the
3791          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3792          */
3793         zone->pageset = &boot_pageset;
3794
3795         if (zone->present_pages)
3796                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3797                         zone->name, zone->present_pages,
3798                                          zone_batchsize(zone));
3799 }
3800
3801 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3802                                         unsigned long zone_start_pfn,
3803                                         unsigned long size,
3804                                         enum memmap_context context)
3805 {
3806         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3807         int ret;
3808         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3809         if (ret)
3810                 return ret;
3811         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3812
3813         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3814
3815         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3816                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3817                         pgdat->node_id,
3818                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3819                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3820
3821         zone_init_free_lists(zone);
3822
3823         return 0;
3824 }
3825
3826 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
3827 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3828 /*
3829  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3830  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3831  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3832  * alternative
3833  */
3834 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3835 {
3836         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3837         int i, nid;
3838
3839         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3840                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3841                         return nid;
3842         /* This is a memory hole */
3843         return -1;
3844 }
3845 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3846
3847 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3848 {
3849         int nid;
3850
3851         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3852         if (nid >= 0)
3853                 return nid;
3854         /* just returns 0 */
3855         return 0;
3856 }
3857
3858 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3859 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3860 {
3861         int nid;
3862
3863         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3864         if (nid >= 0 && nid != node)
3865                 return false;
3866         return true;
3867 }
3868 #endif
3869
3870 /**
3871  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3872  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3873  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3874  *
3875  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3876  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3877  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3878  */
3879 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
3880 {
3881         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3882         int i, this_nid;
3883
3884         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
3885                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
3886                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
3887
3888                 if (start_pfn < end_pfn)
3889                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
3890                                           PFN_PHYS(start_pfn),
3891                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
3892         }
3893 }
3894
3895 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3896                                    int nr_range, int nid)
3897 {
3898         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3899         int i;
3900
3901         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3902         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL)
3903                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start_pfn, end_pfn);
3904         return nr_range;
3905 }
3906
3907 /**
3908  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3909  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3910  *
3911  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3912  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3913  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3914  */
3915 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3916 {
3917         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3918         int i, this_nid;
3919
3920         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
3921                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
3922 }
3923
3924 /**
3925  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3926  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3927  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3928  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3929  *
3930  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3931  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3932  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3933  * PFNs will be 0.
3934  */
3935 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3936                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3937 {
3938         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
3939         int i;
3940
3941         *start_pfn = -1UL;
3942         *end_pfn = 0;
3943
3944         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
3945                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
3946                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
3947         }
3948
3949         if (*start_pfn == -1UL)
3950                 *start_pfn = 0;
3951 }
3952
3953 /*
3954  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3955  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3956  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3957  */
3958 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3959 {
3960         int zone_index;
3961         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3962                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3963                         continue;
3964
3965                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3966                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3967                         break;
3968         }
3969
3970         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3971         movable_zone = zone_index;
3972 }
3973
3974 /*
3975  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3976  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
3977  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3978  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3979  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3980  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3981  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3982  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3983  */
3984 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3985                                         unsigned long zone_type,
3986                                         unsigned long node_start_pfn,
3987                                         unsigned long node_end_pfn,
3988                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3989                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3990 {
3991         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3992         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3993                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3994                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3995                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3996                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3997                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3998
3999                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4000                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4001                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4002                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4003
4004                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4005                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4006                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4007         }
4008 }
4009
4010 /*
4011  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4012  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4013  */
4014 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4015                                         unsigned long zone_type,
4016                                         unsigned long *ignored)
4017 {
4018         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4019         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4020
4021         /* Get the start and end of the node and zone */
4022         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4023         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4024         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4025         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4026                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4027                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4028
4029         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4030         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4031                 return 0;
4032
4033         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4034         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4035         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4036
4037         /* Return the spanned pages */
4038         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4039 }
4040
4041 /*
4042  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4043  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4044  */
4045 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4046                                 unsigned long range_start_pfn,
4047                                 unsigned long range_end_pfn)
4048 {
4049         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4050         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4051         int i;
4052
4053         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4054                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4055                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4056                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4057         }
4058         return nr_absent;
4059 }
4060
4061 /**
4062  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4063  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4064  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4065  *
4066  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4067  */
4068 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4069                                                         unsigned long end_pfn)
4070 {
4071         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4072 }
4073
4074 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4075 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4076                                         unsigned long zone_type,
4077                                         unsigned long *ignored)
4078 {
4079         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4080         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4081         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4082         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4083
4084         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4085         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4086         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4087
4088         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4089                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4090                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4091         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4092 }
4093
4094 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4095 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4096                                         unsigned long zone_type,
4097                                         unsigned long *zones_size)
4098 {
4099         return zones_size[zone_type];
4100 }
4101
4102 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4103                                                 unsigned long zone_type,
4104                                                 unsigned long *zholes_size)
4105 {
4106         if (!zholes_size)
4107                 return 0;
4108
4109         return zholes_size[zone_type];
4110 }
4111
4112 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4113
4114 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4115                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4116 {
4117         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4118         enum zone_type i;
4119
4120         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4121                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4122                                                                 zones_size);
4123         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4124
4125         realtotalpages = totalpages;
4126         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4127                 realtotalpages -=
4128                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4129                                                                 zholes_size);
4130         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4131         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4132                                                         realtotalpages);
4133 }
4134
4135 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4136 /*
4137  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4138  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4139  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4140  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4141  * bytes.
4142  */
4143 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4144 {
4145         unsigned long usemapsize;
4146
4147         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4148         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4149         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4150         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4151
4152         return usemapsize / 8;
4153 }
4154
4155 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4156                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4157 {
4158         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4159         zone->pageblock_flags = NULL;
4160         if (usemapsize)
4161                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4162                                                                    usemapsize);
4163 }
4164 #else
4165 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4166                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4167 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4168
4169 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4170
4171 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4172 static inline int pageblock_default_order(void)
4173 {
4174         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4175                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4176
4177         return MAX_ORDER-1;
4178 }
4179
4180 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4181 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4182 {
4183         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4184         if (pageblock_order)
4185                 return;
4186
4187         /*
4188          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4189          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4190          */
4191         pageblock_order = order;
4192 }
4193 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4194
4195 /*
4196  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4197  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4198  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4199  * pageblock_order based on the kernel config
4200  */
4201 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4202 {
4203         return MAX_ORDER-1;
4204 }
4205 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4206
4207 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4208
4209 /*
4210  * Set up the zone data structures:
4211  *   - mark all pages reserved
4212  *   - mark all memory queues empty
4213  *   - clear the memory bitmaps
4214  */
4215 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4216                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4217 {
4218         enum zone_type j;
4219         int nid = pgdat->node_id;
4220         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4221         int ret;
4222
4223         pgdat_resize_init(pgdat);
4224         pgdat->nr_zones = 0;
4225         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4226         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4227         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4228         
4229         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4230                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4231                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4232                 enum lru_list l;
4233
4234                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4235                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4236                                                                 zholes_size);
4237
4238                 /*
4239                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4240                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4241                  * and per-cpu initialisations
4242                  */
4243                 memmap_pages =
4244                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4245                 if (realsize >= memmap_pages) {
4246                         realsize -= memmap_pages;
4247                         if (memmap_pages)
4248                                 printk(KERN_DEBUG
4249                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4250                                        zone_names[j], memmap_pages);
4251                 } else
4252                         printk(KERN_WARNING
4253                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4254                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4255
4256                 /* Account for reserved pages */
4257                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4258                         realsize -= dma_reserve;
4259                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4260                                         zone_names[0], dma_reserve);
4261                 }
4262
4263                 if (!is_highmem_idx(j))
4264                         nr_kernel_pages += realsize;
4265                 nr_all_pages += realsize;
4266
4267                 zone->spanned_pages = size;
4268                 zone->present_pages = realsize;
4269 #ifdef CONFIG_NUMA
4270                 zone->node = nid;
4271                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4272                                                 / 100;
4273                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4274 #endif
4275                 zone->name = zone_names[j];
4276                 spin_lock_init(&zone->lock);
4277                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4278                 zone_seqlock_init(zone);
4279                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4280
4281                 zone_pcp_init(zone);
4282                 for_each_lru(l)
4283                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4284                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4285                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4286                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4287                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4288                 zap_zone_vm_stats(zone);
4289                 zone->flags = 0;
4290                 if (!size)
4291                         continue;
4292
4293                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4294                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4295                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4296                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4297                 BUG_ON(ret);
4298                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4299                 zone_start_pfn += size;
4300         }
4301 }
4302
4303 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4304 {
4305         /* Skip empty nodes */
4306         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4307                 return;
4308
4309 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4310         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4311         if (!pgdat->node_mem_map) {
4312                 unsigned long size, start, end;
4313                 struct page *map;
4314
4315                 /*
4316                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4317                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4318                  * for the buddy allocator to function correctly.
4319                  */
4320                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4321                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4322                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4323                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4324                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4325                 if (!map)
4326                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4327                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4328         }
4329 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4330         /*
4331          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4332          */
4333         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4334                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4335 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4336                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4337                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4338 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4339         }
4340 #endif
4341 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4342 }
4343
4344 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4345                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4346 {
4347         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4348
4349         pgdat->node_id = nid;
4350         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4351         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4352
4353         alloc_node_mem_map(pgdat);
4354 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4355         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4356                 nid, (unsigned long)pgdat,
4357                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4358 #endif
4359
4360         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4361 }
4362
4363 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4364
4365 #if MAX_NUMNODES > 1
4366 /*
4367  * Figure out the number of possible node ids.
4368  */
4369 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4370 {
4371         unsigned int node;
4372         unsigned int highest = 0;
4373
4374         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4375                 highest = node;
4376         nr_node_ids = highest + 1;
4377 }
4378 #else
4379 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4380 {
4381 }
4382 #endif
4383
4384 /**
4385  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4386  *
4387  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4388  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4389  * all the nodes.
4390  *
4391  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4392  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4393  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4394  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4395  *
4396  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4397  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4398  * populated node map.
4399  *
4400  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4401  * requirement (single node).
4402  */
4403 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4404 {
4405         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4406         unsigned long start, end, mask;
4407         int last_nid = -1;
4408         int i, nid;
4409
4410         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4411                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4412                         last_nid = nid;
4413                         last_end = end;
4414                         continue;
4415                 }
4416
4417                 /*
4418                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4419                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4420                  * too coarse to separate the current node from the last.
4421                  */
4422                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4423                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4424                         mask <<= 1;
4425
4426                 /* accumulate all internode masks */
4427                 accl_mask |= mask;
4428         }
4429
4430         /* convert mask to number of pages */
4431         return ~accl_mask + 1;
4432 }
4433
4434 /* Find the lowest pfn for a node */
4435 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4436 {
4437         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4438         unsigned long start_pfn;
4439         int i;
4440
4441         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4442                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4443
4444         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4445                 printk(KERN_WARNING
4446                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4447                 return 0;
4448         }
4449
4450         return min_pfn;
4451 }
4452
4453 /**
4454  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4455  *
4456  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4457  * add_active_range().
4458  */
4459 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4460 {
4461         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4462 }
4463
4464 /*
4465  * early_calculate_totalpages()
4466  * Sum pages in active regions for movable zone.
4467  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4468  */
4469 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4470 {
4471         unsigned long totalpages = 0;
4472         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4473         int i, nid;
4474
4475         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4476                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4477
4478                 totalpages += pages;
4479                 if (pages)
4480                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4481         }
4482         return totalpages;
4483 }
4484
4485 /*
4486  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4487  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4488  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4489  * others
4490  */
4491 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4492 {
4493         int i, nid;
4494         unsigned long usable_startpfn;
4495         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4496         /* save the state before borrow the nodemask */
4497         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4498         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4499         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4500
4501         /*
4502          * If movablecore was specified, calculate what size of
4503          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4504          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4505          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4506          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4507          * what movablecore would have allowed.
4508          */
4509         if (required_movablecore) {
4510                 unsigned long corepages;
4511
4512                 /*
4513                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4514                  * was requested by the user
4515                  */
4516                 required_movablecore =
4517                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4518                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4519
4520                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4521         }
4522
4523         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4524         if (!required_kernelcore)
4525                 goto out;
4526
4527         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4528         find_usable_zone_for_movable();
4529         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4530
4531 restart:
4532         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4533         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4534         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4535                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4536
4537                 /*
4538                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4539                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4540                  * amount of memory for the kernel
4541                  */
4542                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4543                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4544
4545                 /*
4546                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4547                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4548                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4549                  */
4550                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4551
4552                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4553                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4554                         unsigned long size_pages;
4555
4556                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4557                         if (start_pfn >= end_pfn)
4558                                 continue;
4559
4560                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4561                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4562                                 unsigned long kernel_pages;
4563                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4564                                                                 - start_pfn;
4565
4566                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4567                                                         kernelcore_remaining);
4568                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4569                                                         required_kernelcore);
4570
4571                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4572                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4573
4574                                         /*
4575                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4576                                          * that if we have to rebalance
4577                                          * kernelcore across nodes, we will
4578                                          * not double account here
4579                                          */
4580                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4581                                         continue;
4582                                 }
4583                                 start_pfn = usable_startpfn;
4584                         }
4585
4586                         /*
4587                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4588                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4589                          * number of pages used as kernelcore
4590                          */
4591                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4592                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4593                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4594                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4595
4596                         /*
4597                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4598                          * break if the kernelcore for this node has been
4599                          * satisified
4600                          */
4601                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4602                                                                 size_pages);
4603                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4604                         if (!kernelcore_remaining)
4605                                 break;
4606                 }
4607         }
4608
4609         /*
4610          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4611          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4612          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4613          * satisified
4614          */
4615         usable_nodes--;
4616         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4617                 goto restart;
4618
4619         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4620         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4621                 zone_movable_pfn[nid] =
4622                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4623
4624 out:
4625         /* restore the node_state */
4626         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4627 }
4628
4629 /* Any regular memory on that node ? */
4630 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4631 {
4632 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4633         enum zone_type zone_type;
4634
4635         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4636                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4637                 if (zone->present_pages)
4638                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4639         }
4640 #endif
4641 }
4642
4643 /**
4644  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4645  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4646  *
4647  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4648  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4649  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4650  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4651  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4652  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4653  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4654  * at arch_max_dma_pfn.
4655  */
4656 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4657 {
4658         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4659         int i, nid;
4660
4661         /* Record where the zone boundaries are */
4662         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4663                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4664         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4665                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4666         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4667         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4668         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4669                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4670                         continue;
4671                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4672                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4673                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4674                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4675         }
4676         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4677         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4678
4679         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4680         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4681         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4682
4683         /* Print out the zone ranges */
4684         printk("Zone PFN ranges:\n");
4685         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4686                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4687                         continue;
4688                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4689                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4690                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4691                         printk("empty\n");
4692                 else
4693                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4694                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4695                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4696         }
4697
4698         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4699         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4700         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4701                 if (zone_movable_pfn[i])
4702                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4703         }
4704
4705         /* Print out the early_node_map[] */
4706         printk("Early memory PFN ranges\n");
4707         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4708                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", nid, start_pfn, end_pfn);
4709
4710         /* Initialise every node */
4711         mminit_verify_pageflags_layout();
4712         setup_nr_node_ids();
4713         for_each_online_node(nid) {
4714                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4715                 free_area_init_node(nid, NULL,
4716                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4717
4718                 /* Any memory on that node */
4719                 if (pgdat->node_present_pages)
4720                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4721                 check_for_regular_memory(pgdat);
4722         }
4723 }
4724
4725 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4726 {
4727         unsigned long long coremem;
4728         if (!p)
4729                 return -EINVAL;
4730
4731         coremem = memparse(p, &p);
4732         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4733
4734         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4735         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4736
4737         return 0;
4738 }
4739
4740 /*
4741  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4742  * cannot be reclaimed or migrated.
4743  */
4744 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4745 {
4746         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4747 }
4748
4749 /*
4750  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4751  * can be reclaimed or migrated.
4752  */
4753 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4754 {
4755         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4756 }
4757
4758 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4759 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4760
4761 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4762
4763 /**
4764  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4765  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4766  *
4767  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4768  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4769  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4770  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4771  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4772  * smaller per-cpu batchsize.
4773  */
4774 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4775 {
4776         dma_reserve = new_dma_reserve;
4777 }
4778
4779 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4780 {
4781         free_area_init_node(0, zones_size,
4782                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4783 }
4784
4785 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4786                                  unsigned long action, void *hcpu)
4787 {
4788         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4789
4790         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4791                 drain_pages(cpu);
4792
4793                 /*
4794                  * Spill the event counters of the dead processor
4795                  * into the current processors event counters.
4796                  * This artificially elevates the count of the current
4797                  * processor.
4798                  */
4799                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4800
4801                 /*
4802                  * Zero the differential counters of the dead processor
4803                  * so that the vm statistics are consistent.
4804                  *
4805                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4806                  * race with what we are doing.
4807                  */
4808                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4809         }
4810         return NOTIFY_OK;
4811 }
4812
4813 void __init page_alloc_init(void)
4814 {
4815         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4816 }
4817
4818 /*
4819  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4820  *      or min_free_kbytes changes.
4821  */
4822 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4823 {
4824         struct pglist_data *pgdat;
4825         unsigned long reserve_pages = 0;
4826         enum zone_type i, j;
4827
4828         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4829                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4830                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4831                         unsigned long max = 0;
4832
4833                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4834                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4835                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4836                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4837                         }
4838
4839                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4840                         max += high_wmark_pages(zone);
4841
4842                         if (max > zone->present_pages)
4843                                 max = zone->present_pages;
4844                         reserve_pages += max;
4845                 }
4846         }
4847         totalreserve_pages = reserve_pages;
4848 }
4849
4850 /*
4851  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4852  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4853  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4854  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4855  */
4856 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4857 {
4858         struct pglist_data *pgdat;
4859         enum zone_type j, idx;
4860
4861         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4862                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4863                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4864                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4865
4866                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4867
4868                         idx = j;
4869                         while (idx) {
4870                                 struct zone *lower_zone;
4871
4872                                 idx--;
4873
4874                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4875                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4876
4877                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4878                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4879                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4880                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4881                         }
4882                 }
4883         }
4884
4885         /* update totalreserve_pages */
4886         calculate_totalreserve_pages();
4887 }
4888
4889 /**
4890  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4891  * or when memory is hot-{added|removed}
4892  *
4893  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4894  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4895  */
4896 void setup_per_zone_wmarks(void)
4897 {
4898         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4899         unsigned long pages_low = extra_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4900         unsigned long lowmem_pages = 0;
4901         struct zone *zone;
4902         unsigned long flags;
4903
4904         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4905         for_each_zone(zone) {
4906                 if (!is_highmem(zone))
4907                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4908         }
4909
4910         for_each_zone(zone) {
4911                 u64 min, low;
4912
4913                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4914                 min = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4915                 do_div(min, lowmem_pages);
4916                 low = (u64)pages_low * zone->present_pages;
4917                 do_div(low, vm_total_pages);
4918
4919                 if (is_highmem(zone)) {
4920                         /*
4921                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4922                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4923                          * value here.
4924                          *
4925                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4926                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4927                          * not be capped for highmem.
4928                          */
4929                         int min_pages;
4930
4931                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4932                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4933                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4934                         if (min_pages > 128)
4935                                 min_pages = 128;
4936                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4937                 } else {
4938                         /*
4939                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4940                          * proportionate to the zone's size.
4941                          */
4942                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min;
4943                 }
4944
4945                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) +
4946                                         low + (min >> 2);
4947                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) +
4948                                         low + (min >> 1);
4949                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4950                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4951         }
4952
4953         /* update totalreserve_pages */
4954         calculate_totalreserve_pages();
4955 }
4956
4957 /*
4958  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4959  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4960  * to be referenced again before it is swapped out.
4961  *
4962  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4963  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4964  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4965  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4966  *
4967  * total     target    max
4968  * memory    ratio     inactive anon
4969  * -------------------------------------
4970  *   10MB       1         5MB
4971  *  100MB       1        50MB
4972  *    1GB       3       250MB
4973  *   10GB      10       0.9GB
4974  *  100GB      31         3GB
4975  *    1TB     101        10GB
4976  *   10TB     320        32GB
4977  */
4978 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
4979 {
4980         unsigned int gb, ratio;
4981
4982         /* Zone size in gigabytes */
4983         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
4984         if (gb)
4985                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
4986         else
4987                 ratio = 1;
4988
4989         zone->inactive_ratio = ratio;
4990 }
4991
4992 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
4993 {
4994         struct zone *zone;
4995
4996         for_each_zone(zone)
4997                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
4998 }
4999
5000 /*
5001  * Initialise min_free_kbytes.
5002  *
5003  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5004  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5005  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5006  *
5007  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5008  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5009  *
5010  * which yields
5011  *
5012  * 16MB:        512k
5013  * 32MB:        724k
5014  * 64MB:        1024k
5015  * 128MB:       1448k
5016  * 256MB:       2048k
5017  * 512MB:       2896k
5018  * 1024MB:      4096k
5019  * 2048MB:      5792k
5020  * 4096MB:      8192k
5021  * 8192MB:      11584k
5022  * 16384MB:     16384k
5023  */
5024 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5025 {
5026         unsigned long lowmem_kbytes;
5027
5028         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5029
5030         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5031         if (min_free_kbytes < 128)
5032                 min_free_kbytes = 128;
5033         if (min_free_kbytes > 65536)
5034                 min_free_kbytes = 65536;
5035         setup_per_zone_wmarks();
5036         refresh_zone_stat_thresholds();
5037         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5038         setup_per_zone_inactive_ratio();
5039         return 0;
5040 }
5041 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5042
5043 /*
5044  * free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5045  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5046  *      or extra_free_kbytes changes.
5047  */
5048 int free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5049         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5050 {
5051         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5052         if (write)
5053                 setup_per_zone_wmarks();
5054         return 0;
5055 }
5056
5057 #ifdef CONFIG_NUMA
5058 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5059         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5060 {
5061         struct zone *zone;
5062         int rc;
5063
5064         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5065         if (rc)
5066                 return rc;
5067
5068         for_each_zone(zone)
5069                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5070                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5071         return 0;
5072 }
5073
5074 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5075         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5076 {
5077         struct zone *zone;
5078         int rc;
5079
5080         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5081         if (rc)
5082                 return rc;
5083
5084         for_each_zone(zone)
5085                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5086                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5087         return 0;
5088 }
5089 #endif
5090
5091 /*
5092  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5093  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5094  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5095  *
5096  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5097  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5098  * if in function of the boot time zone sizes.
5099  */
5100 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5101         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5102 {
5103         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5104         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5105         return 0;
5106 }
5107
5108 /*
5109  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5110  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5111  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5112  */
5113
5114 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5115         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5116 {
5117         struct zone *zone;
5118         unsigned int cpu;
5119         int ret;
5120
5121         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5122         if (!write || (ret == -EINVAL))
5123                 return ret;
5124         for_each_populated_zone(zone) {
5125                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5126                         unsigned long  high;
5127                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5128                         setup_pagelist_highmark(
5129                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5130                 }
5131         }
5132         return 0;
5133 }
5134
5135 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5136
5137 #ifdef CONFIG_NUMA
5138 static int __init set_hashdist(char *str)
5139 {
5140         if (!str)
5141                 return 0;
5142         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5143         return 1;
5144 }
5145 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5146 #endif
5147
5148 /*
5149  * allocate a large system hash table from bootmem
5150  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5151  *   quantity of entries
5152  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5153  */
5154 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5155                                      unsigned long bucketsize,
5156                                      unsigned long numentries,
5157                                      int scale,
5158                                      int flags,
5159                                      unsigned int *_hash_shift,
5160                                      unsigned int *_hash_mask,
5161                                      unsigned long limit)
5162 {
5163         unsigned long long max = limit;
5164         unsigned long log2qty, size;
5165         void *table = NULL;
5166
5167         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5168         if (!numentries) {
5169                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5170                 numentries = nr_kernel_pages;
5171                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5172                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5173                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5174
5175                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5176                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5177                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5178                 else
5179                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5180
5181                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5182                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5183                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5184                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5185                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5186                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5187                                 BUG_ON(!numentries);
5188                         }
5189                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5190                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5191         }
5192         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5193
5194         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5195         if (max == 0) {
5196                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5197                 do_div(max, bucketsize);
5198         }
5199
5200         if (numentries > max)
5201                 numentries = max;
5202
5203         log2qty = ilog2(numentries);
5204
5205         do {
5206                 size = bucketsize << log2qty;
5207                 if (flags & HASH_EARLY)
5208                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5209                 else if (hashdist)
5210                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5211                 else {
5212                         /*
5213                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5214                          * some pages at the end of hash table which
5215                          * alloc_pages_exact() automatically does
5216                          */
5217                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5218                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5219                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5220                         }
5221                 }
5222         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5223
5224         if (!table)
5225                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5226
5227         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5228                tablename,
5229                (1UL << log2qty),
5230                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5231                size);
5232
5233         if (_hash_shift)
5234                 *_hash_shift = log2qty;
5235         if (_hash_mask)
5236                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5237
5238         return table;
5239 }
5240
5241 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5242 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5243                                                         unsigned long pfn)
5244 {
5245 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5246         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5247 #else
5248         return zone->pageblock_flags;
5249 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5250 }
5251
5252 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5253 {
5254 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5255         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5256         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5257 #else
5258         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5259         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5260 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5261 }
5262
5263 /**
5264  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5265  * @page: The page within the block of interest
5266  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5267  * @end_bitidx: The last bit of interest
5268  * returns pageblock_bits flags
5269  */
5270 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5271                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5272 {
5273         struct zone *zone;
5274         unsigned long *bitmap;
5275         unsigned long pfn, bitidx;
5276         unsigned long flags = 0;
5277         unsigned long value = 1;
5278
5279         zone = page_zone(page);
5280         pfn = page_to_pfn(page);
5281         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5282         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5283
5284         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5285                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5286                         flags |= value;
5287
5288         return flags;
5289 }
5290
5291 /**
5292  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5293  * @page: The page within the block of interest
5294  * @start_bitidx: The first bit of interest
5295  * @end_bitidx: The last bit of interest
5296  * @flags: The flags to set
5297  */
5298 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5299                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5300 {
5301         struct zone *zone;
5302         unsigned long *bitmap;
5303         unsigned long pfn, bitidx;
5304         unsigned long value = 1;
5305
5306         zone = page_zone(page);
5307         pfn = page_to_pfn(page);
5308         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5309         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5310         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5311         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5312
5313         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5314                 if (flags & value)
5315                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5316                 else
5317                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5318 }
5319
5320 /*
5321  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5322  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5323  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5324  */
5325
5326 static int
5327 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5328 {
5329         unsigned long pfn, iter, found;
5330         /*
5331          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5332          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5333          */
5334         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5335                 return true;
5336
5337         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5338                 return true;
5339
5340         pfn = page_to_pfn(page);
5341         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5342                 unsigned long check = pfn + iter;
5343
5344                 if (!pfn_valid_within(check))
5345                         continue;
5346
5347                 page = pfn_to_page(check);
5348                 if (!page_count(page)) {
5349                         if (PageBuddy(page))
5350                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5351                         continue;
5352                 }
5353                 if (!PageLRU(page))
5354                         found++;
5355                 /*
5356                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5357                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5358                  * and it still to be fixed.
5359                  */
5360                 /*
5361                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5362                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5363                  *
5364                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5365                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5366                  * page at boot.
5367                  */
5368                 if (found > count)
5369                         return false;
5370         }
5371         return true;
5372 }
5373
5374 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5375 {
5376         struct zone *zone = page_zone(page);
5377         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5378 }
5379
5380 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5381 {
5382         struct zone *zone;
5383         unsigned long flags, pfn;
5384         struct memory_isolate_notify arg;
5385         int notifier_ret;
5386         int ret = -EBUSY;
5387
5388         zone = page_zone(page);
5389
5390         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5391
5392         pfn = page_to_pfn(page);
5393         arg.start_pfn = pfn;
5394         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5395         arg.pages_found = 0;
5396
5397         /*
5398          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5399          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5400          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5401          * number of pages in a range that are held by the balloon
5402          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5403          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5404          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5405          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5406          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5407          */
5408         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5409         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5410         if (notifier_ret)
5411                 goto out;
5412         /*
5413          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5414          * We just check MOVABLE pages.
5415          */
5416         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5417                 ret = 0;
5418
5419         /*
5420          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5421          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5422          */
5423
5424 out:
5425         if (!ret) {
5426                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5427                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5428         }
5429
5430         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5431         if (!ret)
5432                 drain_all_pages();
5433         return ret;
5434 }
5435
5436 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5437 {
5438         struct zone *zone;
5439         unsigned long flags;
5440         zone = page_zone(page);
5441         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5442         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5443                 goto out;
5444         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5445         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5446 out:
5447         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5448 }
5449
5450 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5451 /*
5452  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5453  */
5454 void
5455 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5456 {
5457         struct page *page;
5458         struct zone *zone;
5459         int order, i;
5460         unsigned long pfn;
5461         unsigned long flags;
5462         /* find the first valid pfn */
5463         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5464                 if (pfn_valid(pfn))
5465                         break;
5466         if (pfn == end_pfn)
5467                 return;
5468         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5469         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5470         pfn = start_pfn;
5471         while (pfn < end_pfn) {
5472                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5473                         pfn++;
5474                         continue;
5475                 }
5476                 page = pfn_to_page(pfn);
5477                 BUG_ON(page_count(page));
5478                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5479                 order = page_order(page);
5480 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5481                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5482                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5483 #endif
5484                 list_del(&page->lru);
5485                 rmv_page_order(page);
5486                 zone->free_area[order].nr_free--;
5487                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5488                                       - (1UL << order));
5489                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5490                         SetPageReserved((page+i));
5491                 pfn += (1 << order);
5492         }
5493         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5494 }
5495 #endif
5496
5497 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5498 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5499 {
5500         struct zone *zone = page_zone(page);
5501         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5502         unsigned long flags;
5503         int order;
5504
5505         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5506         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5507                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5508
5509                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5510                         break;
5511         }
5512         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5513
5514         return order < MAX_ORDER;
5515 }
5516 #endif
5517
5518 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5519         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5520         {1UL << PG_error,               "error"         },
5521         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5522         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5523         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5524         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5525         {1UL << PG_active,              "active"        },
5526         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5527         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5528         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5529         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5530         {1UL << PG_private,             "private"       },
5531         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5532         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5533 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5534         {1UL << PG_head,                "head"          },
5535         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5536 #else
5537         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5538 #endif
5539         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5540         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5541         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5542         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5543         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5544 #ifdef CONFIG_MMU
5545         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5546 #endif
5547 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5548         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5549 #endif
5550 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5551         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5552 #endif
5553         {-1UL,                          NULL            },
5554 };
5555
5556 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5557 {
5558         const char *delim = "";
5559         unsigned long mask;
5560         int i;
5561
5562         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5563
5564         /* remove zone id */
5565         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5566
5567         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5568
5569                 mask = pageflag_names[i].mask;
5570                 if ((flags & mask) != mask)
5571                         continue;
5572
5573                 flags &= ~mask;
5574                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5575                 delim = "|";
5576         }
5577
5578         /* check for left over flags */
5579         if (flags)
5580                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5581
5582         printk(")\n");
5583 }
5584
5585 void dump_page(struct page *page)
5586 {
5587         printk(KERN_ALERT
5588                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5589                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5590                 page->mapping, page->index);
5591         dump_page_flags(page->flags);
5592         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5593 }