]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
Merge branch 'master' into x86/memblock
[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
61 #include <asm/tlbflush.h>
62 #include <asm/div64.h>
63 #include "internal.h"
64
65 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
66 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
67 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
68 #endif
69
70 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
71 /*
72  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
73  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
74  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
75  * defined in <linux/topology.h>.
76  */
77 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
79 #endif
80
81 /*
82  * Array of node states.
83  */
84 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
85         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
86         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
87 #ifndef CONFIG_NUMA
88         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
90         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #endif
92         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif  /* NUMA */
94 };
95 EXPORT_SYMBOL(node_states);
96
97 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
98 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
99 int percpu_pagelist_fraction;
100 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
101
102 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
103 /*
104  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
105  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
106  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
107  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
108  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
109  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
110  */
111
112 static gfp_t saved_gfp_mask;
113
114 void pm_restore_gfp_mask(void)
115 {
116         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
117         if (saved_gfp_mask) {
118                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
119                 saved_gfp_mask = 0;
120         }
121 }
122
123 void pm_restrict_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         WARN_ON(saved_gfp_mask);
127         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
128         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
129 }
130 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
131
132 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
133 int pageblock_order __read_mostly;
134 #endif
135
136 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
137
138 /*
139  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
140  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
141  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
142  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
143  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
144  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
145  *
146  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
147  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
148  */
149 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
150 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
151          256,
152 #endif
153 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
154          256,
155 #endif
156 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
157          32,
158 #endif
159          32,
160 };
161
162 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
163
164 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
165 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
166          "DMA",
167 #endif
168 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
169          "DMA32",
170 #endif
171          "Normal",
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          "HighMem",
174 #endif
175          "Movable",
176 };
177
178 int min_free_kbytes = 1024;
179
180 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
181 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
182 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
183
184 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
185   #ifndef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
186     /*
187      * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct ranges
188      * of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
189      * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible so
190      * the number of times add_active_range() can be called is related to
191      * the number of nodes and the number of holes
192      */
193     #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
194       /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
195       #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
196     #else
197       #if MAX_NUMNODES >= 32
198         /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
199         #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
200       #else
201         /* By default, allow up to 256 distinct regions */
202         #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
203       #endif
204     #endif
205
206     static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
207     static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
208 #endif /* !CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
209
210   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
211   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
212   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
213   static unsigned long __initdata required_movablecore;
214   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
215
216   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
217   int movable_zone;
218   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
219 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
220
221 #if MAX_NUMNODES > 1
222 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
223 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
224 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
225 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
226 #endif
227
228 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
229
230 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
231 {
232
233         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
234                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
235
236         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
237                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
238 }
239
240 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
241
242 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
243 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
244 {
245         int ret = 0;
246         unsigned seq;
247         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
248
249         do {
250                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
251                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
252                         ret = 1;
253                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
254                         ret = 1;
255         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
256
257         return ret;
258 }
259
260 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
261 {
262         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
263                 return 0;
264         if (zone != page_zone(page))
265                 return 0;
266
267         return 1;
268 }
269 /*
270  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
271  */
272 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
273 {
274         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
275                 return 1;
276         if (!page_is_consistent(zone, page))
277                 return 1;
278
279         return 0;
280 }
281 #else
282 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         return 0;
285 }
286 #endif
287
288 static void bad_page(struct page *page)
289 {
290         static unsigned long resume;
291         static unsigned long nr_shown;
292         static unsigned long nr_unshown;
293
294         /* Don't complain about poisoned pages */
295         if (PageHWPoison(page)) {
296                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
297                 return;
298         }
299
300         /*
301          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
302          * or allow a steady drip of one report per second.
303          */
304         if (nr_shown == 60) {
305                 if (time_before(jiffies, resume)) {
306                         nr_unshown++;
307                         goto out;
308                 }
309                 if (nr_unshown) {
310                         printk(KERN_ALERT
311                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
312                                 nr_unshown);
313                         nr_unshown = 0;
314                 }
315                 nr_shown = 0;
316         }
317         if (nr_shown++ == 0)
318                 resume = jiffies + 60 * HZ;
319
320         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
321                 current->comm, page_to_pfn(page));
322         dump_page(page);
323
324         print_modules();
325         dump_stack();
326 out:
327         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
328         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
329         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
330 }
331
332 /*
333  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
334  *
335  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
336  *
337  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
338  *
339  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
340  * the head page (even the head page has this).
341  *
342  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
343  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
344  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
345  */
346
347 static void free_compound_page(struct page *page)
348 {
349         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
350 }
351
352 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
353 {
354         int i;
355         int nr_pages = 1 << order;
356
357         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
358         set_compound_order(page, order);
359         __SetPageHead(page);
360         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
361                 struct page *p = page + i;
362
363                 __SetPageTail(p);
364                 p->first_page = page;
365         }
366 }
367
368 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
369 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
370 {
371         int i;
372         int nr_pages = 1 << order;
373         int bad = 0;
374
375         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
376             unlikely(!PageHead(page))) {
377                 bad_page(page);
378                 bad++;
379         }
380
381         __ClearPageHead(page);
382
383         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
384                 struct page *p = page + i;
385
386                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
387                         bad_page(page);
388                         bad++;
389                 }
390                 __ClearPageTail(p);
391         }
392
393         return bad;
394 }
395
396 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
397 {
398         int i;
399
400         /*
401          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
402          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
403          */
404         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
405         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
406                 clear_highpage(page + i);
407 }
408
409 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
410 {
411         set_page_private(page, order);
412         __SetPageBuddy(page);
413 }
414
415 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
416 {
417         __ClearPageBuddy(page);
418         set_page_private(page, 0);
419 }
420
421 /*
422  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
423  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
424  *
425  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
426  * the following equation:
427  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
428  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
429  * 1 buddy is #10:
430  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
431  *
432  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
433  * satisfies the following equation:
434  *     P = B & ~(1 << O)
435  *
436  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
437  */
438 static inline unsigned long
439 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
440 {
441         return page_idx ^ (1 << order);
442 }
443
444 /*
445  * This function checks whether a page is free && is the buddy
446  * we can do coalesce a page and its buddy if
447  * (a) the buddy is not in a hole &&
448  * (b) the buddy is in the buddy system &&
449  * (c) a page and its buddy have the same order &&
450  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
451  *
452  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
453  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
454  *
455  * For recording page's order, we use page_private(page).
456  */
457 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
458                                                                 int order)
459 {
460         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
461                 return 0;
462
463         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
464                 return 0;
465
466         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
467                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
468                 return 1;
469         }
470         return 0;
471 }
472
473 /*
474  * Freeing function for a buddy system allocator.
475  *
476  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
477  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
478  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
479  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
480  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
481  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
482  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
483  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
484  * parts of the VM system.
485  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
486  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
487  * order is recorded in page_private(page) field.
488  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
489  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
490  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
491  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
492  * triggers coalescing into a block of larger size.            
493  *
494  * -- wli
495  */
496
497 static inline void __free_one_page(struct page *page,
498                 struct zone *zone, unsigned int order,
499                 int migratetype)
500 {
501         unsigned long page_idx;
502         unsigned long combined_idx;
503         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
504         struct page *buddy;
505
506         if (unlikely(PageCompound(page)))
507                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
508                         return;
509
510         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
511
512         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
513
514         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
515         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
516
517         while (order < MAX_ORDER-1) {
518                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
519                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
520                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
521                         break;
522
523                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
524                 list_del(&buddy->lru);
525                 zone->free_area[order].nr_free--;
526                 rmv_page_order(buddy);
527                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
528                 page = page + (combined_idx - page_idx);
529                 page_idx = combined_idx;
530                 order++;
531         }
532         set_page_order(page, order);
533
534         /*
535          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
536          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
537          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
538          * that is happening, add the free page to the tail of the list
539          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
540          * as a higher order page
541          */
542         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
543                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
544                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
545                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
546                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
547                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
548                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
549                         list_add_tail(&page->lru,
550                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
551                         goto out;
552                 }
553         }
554
555         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
556 out:
557         zone->free_area[order].nr_free++;
558 }
559
560 /*
561  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
562  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
563  * free_pages_check() will verify...
564  */
565 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
566 {
567         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
568         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
569 }
570
571 static inline int free_pages_check(struct page *page)
572 {
573         if (unlikely(page_mapcount(page) |
574                 (page->mapping != NULL)  |
575                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
576                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
577                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
578                 bad_page(page);
579                 return 1;
580         }
581         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
582                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
583         return 0;
584 }
585
586 /*
587  * Frees a number of pages from the PCP lists
588  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
589  * count is the number of pages to free.
590  *
591  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
592  * see if this freeing clears that state.
593  *
594  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
595  * pinned" detection logic.
596  */
597 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
598                                         struct per_cpu_pages *pcp)
599 {
600         int migratetype = 0;
601         int batch_free = 0;
602         int to_free = count;
603
604         spin_lock(&zone->lock);
605         zone->all_unreclaimable = 0;
606         zone->pages_scanned = 0;
607
608         while (to_free) {
609                 struct page *page;
610                 struct list_head *list;
611
612                 /*
613                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
614                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
615                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
616                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
617                  * lists
618                  */
619                 do {
620                         batch_free++;
621                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
622                                 migratetype = 0;
623                         list = &pcp->lists[migratetype];
624                 } while (list_empty(list));
625
626                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
627                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
628                         batch_free = to_free;
629
630                 do {
631                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
632                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
633                         list_del(&page->lru);
634                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
635                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
636                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
637                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
638         }
639         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
640         spin_unlock(&zone->lock);
641 }
642
643 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
644                                 int migratetype)
645 {
646         spin_lock(&zone->lock);
647         zone->all_unreclaimable = 0;
648         zone->pages_scanned = 0;
649
650         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
651         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
652         spin_unlock(&zone->lock);
653 }
654
655 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
656 {
657         int i;
658         int bad = 0;
659
660         trace_mm_page_free_direct(page, order);
661         kmemcheck_free_shadow(page, order);
662
663         if (PageAnon(page))
664                 page->mapping = NULL;
665         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
666                 bad += free_pages_check(page + i);
667         if (bad)
668                 return false;
669
670         if (!PageHighMem(page)) {
671                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
672                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
673                                            PAGE_SIZE << order);
674         }
675         arch_free_page(page, order);
676         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
677
678         return true;
679 }
680
681 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
682 {
683         unsigned long flags;
684         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
685
686         if (!free_pages_prepare(page, order))
687                 return;
688
689         local_irq_save(flags);
690         if (unlikely(wasMlocked))
691                 free_page_mlock(page);
692         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
693         free_one_page(page_zone(page), page, order,
694                                         get_pageblock_migratetype(page));
695         local_irq_restore(flags);
696 }
697
698 /*
699  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
700  */
701 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
702 {
703         if (order == 0) {
704                 __ClearPageReserved(page);
705                 set_page_count(page, 0);
706                 set_page_refcounted(page);
707                 __free_page(page);
708         } else {
709                 int loop;
710
711                 prefetchw(page);
712                 for (loop = 0; loop < (1 << order); loop++) {
713                         struct page *p = &page[loop];
714
715                         if (loop + 1 < (1 << order))
716                                 prefetchw(p + 1);
717                         __ClearPageReserved(p);
718                         set_page_count(p, 0);
719                 }
720
721                 set_page_refcounted(page);
722                 __free_pages(page, order);
723         }
724 }
725
726
727 /*
728  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
729  * Please do not alter this order without good reasons and regression
730  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
731  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
732  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
733  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
734  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
735  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
736  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
737  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
738  *
739  * -- wli
740  */
741 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
742         int low, int high, struct free_area *area,
743         int migratetype)
744 {
745         unsigned long size = 1 << high;
746
747         while (high > low) {
748                 area--;
749                 high--;
750                 size >>= 1;
751                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
752                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
753                 area->nr_free++;
754                 set_page_order(&page[size], high);
755         }
756 }
757
758 /*
759  * This page is about to be returned from the page allocator
760  */
761 static inline int check_new_page(struct page *page)
762 {
763         if (unlikely(page_mapcount(page) |
764                 (page->mapping != NULL)  |
765                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
766                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
767                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
768                 bad_page(page);
769                 return 1;
770         }
771         return 0;
772 }
773
774 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
775 {
776         int i;
777
778         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
779                 struct page *p = page + i;
780                 if (unlikely(check_new_page(p)))
781                         return 1;
782         }
783
784         set_page_private(page, 0);
785         set_page_refcounted(page);
786
787         arch_alloc_page(page, order);
788         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
789
790         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
791                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
792
793         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
794                 prep_compound_page(page, order);
795
796         return 0;
797 }
798
799 /*
800  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
801  * the smallest available page from the freelists
802  */
803 static inline
804 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
805                                                 int migratetype)
806 {
807         unsigned int current_order;
808         struct free_area * area;
809         struct page *page;
810
811         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
812         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
813                 area = &(zone->free_area[current_order]);
814                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
815                         continue;
816
817                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
818                                                         struct page, lru);
819                 list_del(&page->lru);
820                 rmv_page_order(page);
821                 area->nr_free--;
822                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
823                 return page;
824         }
825
826         return NULL;
827 }
828
829
830 /*
831  * This array describes the order lists are fallen back to when
832  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
833  */
834 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
835         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
836         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
837         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
838         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
839 };
840
841 /*
842  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
843  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
844  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
845  */
846 static int move_freepages(struct zone *zone,
847                           struct page *start_page, struct page *end_page,
848                           int migratetype)
849 {
850         struct page *page;
851         unsigned long order;
852         int pages_moved = 0;
853
854 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
855         /*
856          * page_zone is not safe to call in this context when
857          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
858          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
859          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
860          * grouping pages by mobility
861          */
862         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
863 #endif
864
865         for (page = start_page; page <= end_page;) {
866                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
867                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
868
869                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
870                         page++;
871                         continue;
872                 }
873
874                 if (!PageBuddy(page)) {
875                         page++;
876                         continue;
877                 }
878
879                 order = page_order(page);
880                 list_move(&page->lru,
881                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
882                 page += 1 << order;
883                 pages_moved += 1 << order;
884         }
885
886         return pages_moved;
887 }
888
889 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
890                                 int migratetype)
891 {
892         unsigned long start_pfn, end_pfn;
893         struct page *start_page, *end_page;
894
895         start_pfn = page_to_pfn(page);
896         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
897         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
898         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
899         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
900
901         /* Do not cross zone boundaries */
902         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
903                 start_page = page;
904         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
905                 return 0;
906
907         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
908 }
909
910 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
911                                         int start_order, int migratetype)
912 {
913         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
914
915         while (nr_pageblocks--) {
916                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
917                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
918         }
919 }
920
921 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
922 static inline struct page *
923 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
924 {
925         struct free_area * area;
926         int current_order;
927         struct page *page;
928         int migratetype, i;
929
930         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
931         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
932                                                 --current_order) {
933                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
934                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
935
936                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
937                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
938                                 continue;
939
940                         area = &(zone->free_area[current_order]);
941                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
942                                 continue;
943
944                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
945                                         struct page, lru);
946                         area->nr_free--;
947
948                         /*
949                          * If breaking a large block of pages, move all free
950                          * pages to the preferred allocation list. If falling
951                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
952                          * aggressive about taking ownership of free pages
953                          */
954                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
955                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
956                                         page_group_by_mobility_disabled) {
957                                 unsigned long pages;
958                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
959                                                                 start_migratetype);
960
961                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
962                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
963                                                 page_group_by_mobility_disabled)
964                                         set_pageblock_migratetype(page,
965                                                                 start_migratetype);
966
967                                 migratetype = start_migratetype;
968                         }
969
970                         /* Remove the page from the freelists */
971                         list_del(&page->lru);
972                         rmv_page_order(page);
973
974                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
975                         if (current_order >= pageblock_order)
976                                 change_pageblock_range(page, current_order,
977                                                         start_migratetype);
978
979                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
980
981                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
982                                 start_migratetype, migratetype);
983
984                         return page;
985                 }
986         }
987
988         return NULL;
989 }
990
991 /*
992  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
993  * Call me with the zone->lock already held.
994  */
995 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
996                                                 int migratetype)
997 {
998         struct page *page;
999
1000 retry_reserve:
1001         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1002
1003         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1004                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1005
1006                 /*
1007                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1008                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1009                  * and we want just one call site
1010                  */
1011                 if (!page) {
1012                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1013                         goto retry_reserve;
1014                 }
1015         }
1016
1017         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1018         return page;
1019 }
1020
1021 /* 
1022  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1023  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1024  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1025  */
1026 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1027                         unsigned long count, struct list_head *list,
1028                         int migratetype, int cold)
1029 {
1030         int i;
1031         
1032         spin_lock(&zone->lock);
1033         for (i = 0; i < count; ++i) {
1034                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1035                 if (unlikely(page == NULL))
1036                         break;
1037
1038                 /*
1039                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1040                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1041                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1042                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1043                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1044                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1045                  * properly.
1046                  */
1047                 if (likely(cold == 0))
1048                         list_add(&page->lru, list);
1049                 else
1050                         list_add_tail(&page->lru, list);
1051                 set_page_private(page, migratetype);
1052                 list = &page->lru;
1053         }
1054         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1055         spin_unlock(&zone->lock);
1056         return i;
1057 }
1058
1059 #ifdef CONFIG_NUMA
1060 /*
1061  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1062  * currently executing processor on remote nodes after they have
1063  * expired.
1064  *
1065  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1066  * a single processor.
1067  */
1068 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1069 {
1070         unsigned long flags;
1071         int to_drain;
1072
1073         local_irq_save(flags);
1074         if (pcp->count >= pcp->batch)
1075                 to_drain = pcp->batch;
1076         else
1077                 to_drain = pcp->count;
1078         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1079         pcp->count -= to_drain;
1080         local_irq_restore(flags);
1081 }
1082 #endif
1083
1084 /*
1085  * Drain pages of the indicated processor.
1086  *
1087  * The processor must either be the current processor and the
1088  * thread pinned to the current processor or a processor that
1089  * is not online.
1090  */
1091 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1092 {
1093         unsigned long flags;
1094         struct zone *zone;
1095
1096         for_each_populated_zone(zone) {
1097                 struct per_cpu_pageset *pset;
1098                 struct per_cpu_pages *pcp;
1099
1100                 local_irq_save(flags);
1101                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1102
1103                 pcp = &pset->pcp;
1104                 if (pcp->count) {
1105                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1106                         pcp->count = 0;
1107                 }
1108                 local_irq_restore(flags);
1109         }
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1114  */
1115 void drain_local_pages(void *arg)
1116 {
1117         drain_pages(smp_processor_id());
1118 }
1119
1120 /*
1121  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1122  */
1123 void drain_all_pages(void)
1124 {
1125         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1126 }
1127
1128 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1129
1130 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1131 {
1132         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1133         unsigned long flags;
1134         int order, t;
1135         struct list_head *curr;
1136
1137         if (!zone->spanned_pages)
1138                 return;
1139
1140         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1141
1142         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1143         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1144                 if (pfn_valid(pfn)) {
1145                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1146
1147                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1148                                 swsusp_unset_page_free(page);
1149                 }
1150
1151         for_each_migratetype_order(order, t) {
1152                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1153                         unsigned long i;
1154
1155                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1156                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1157                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1158                 }
1159         }
1160         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1161 }
1162 #endif /* CONFIG_PM */
1163
1164 /*
1165  * Free a 0-order page
1166  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1167  */
1168 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1169 {
1170         struct zone *zone = page_zone(page);
1171         struct per_cpu_pages *pcp;
1172         unsigned long flags;
1173         int migratetype;
1174         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1175
1176         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1177                 return;
1178
1179         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1180         set_page_private(page, migratetype);
1181         local_irq_save(flags);
1182         if (unlikely(wasMlocked))
1183                 free_page_mlock(page);
1184         __count_vm_event(PGFREE);
1185
1186         /*
1187          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1188          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1189          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1190          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1191          * excessively into the page allocator
1192          */
1193         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1194                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1195                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1196                         goto out;
1197                 }
1198                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1199         }
1200
1201         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1202         if (cold)
1203                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1204         else
1205                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1206         pcp->count++;
1207         if (pcp->count >= pcp->high) {
1208                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1209                 pcp->count -= pcp->batch;
1210         }
1211
1212 out:
1213         local_irq_restore(flags);
1214 }
1215
1216 /*
1217  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1218  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1219  * Each sub-page must be freed individually.
1220  *
1221  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1222  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1223  */
1224 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1225 {
1226         int i;
1227
1228         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1229         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1230
1231 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1232         /*
1233          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1234          * otherwise free the whole shadow.
1235          */
1236         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1237                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1238 #endif
1239
1240         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1241                 set_page_refcounted(page + i);
1242 }
1243
1244 /*
1245  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1246  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1247  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1248  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1249  * are enabled.
1250  *
1251  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1252  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1253  */
1254 int split_free_page(struct page *page)
1255 {
1256         unsigned int order;
1257         unsigned long watermark;
1258         struct zone *zone;
1259
1260         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1261
1262         zone = page_zone(page);
1263         order = page_order(page);
1264
1265         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1266         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1267         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1268                 return 0;
1269
1270         /* Remove page from free list */
1271         list_del(&page->lru);
1272         zone->free_area[order].nr_free--;
1273         rmv_page_order(page);
1274         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1275
1276         /* Split into individual pages */
1277         set_page_refcounted(page);
1278         split_page(page, order);
1279
1280         if (order >= pageblock_order - 1) {
1281                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1282                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1283                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1284         }
1285
1286         return 1 << order;
1287 }
1288
1289 /*
1290  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1291  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1292  * or two.
1293  */
1294 static inline
1295 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1296                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1297                         int migratetype)
1298 {
1299         unsigned long flags;
1300         struct page *page;
1301         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1302
1303 again:
1304         if (likely(order == 0)) {
1305                 struct per_cpu_pages *pcp;
1306                 struct list_head *list;
1307
1308                 local_irq_save(flags);
1309                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1310                 list = &pcp->lists[migratetype];
1311                 if (list_empty(list)) {
1312                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1313                                         pcp->batch, list,
1314                                         migratetype, cold);
1315                         if (unlikely(list_empty(list)))
1316                                 goto failed;
1317                 }
1318
1319                 if (cold)
1320                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1321                 else
1322                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1323
1324                 list_del(&page->lru);
1325                 pcp->count--;
1326         } else {
1327                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1328                         /*
1329                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1330                          *
1331                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1332                          * properly detect and handle allocation failures.
1333                          *
1334                          * We most definitely don't want callers attempting to
1335                          * allocate greater than order-1 page units with
1336                          * __GFP_NOFAIL.
1337                          */
1338                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1339                 }
1340                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1341                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1342                 spin_unlock(&zone->lock);
1343                 if (!page)
1344                         goto failed;
1345                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1346         }
1347
1348         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1349         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1350         local_irq_restore(flags);
1351
1352         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1353         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1354                 goto again;
1355         return page;
1356
1357 failed:
1358         local_irq_restore(flags);
1359         return NULL;
1360 }
1361
1362 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1363 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1364 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1365 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1366 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1367
1368 /* Mask to get the watermark bits */
1369 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1370
1371 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1372 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1373 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1374
1375 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1376
1377 static struct {
1378         struct fault_attr attr;
1379
1380         u32 ignore_gfp_highmem;
1381         u32 ignore_gfp_wait;
1382         u32 min_order;
1383 } fail_page_alloc = {
1384         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1385         .ignore_gfp_wait = 1,
1386         .ignore_gfp_highmem = 1,
1387         .min_order = 1,
1388 };
1389
1390 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1391 {
1392         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1393 }
1394 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1395
1396 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1397 {
1398         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1399                 return 0;
1400         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1401                 return 0;
1402         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1403                 return 0;
1404         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1405                 return 0;
1406
1407         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1408 }
1409
1410 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1411
1412 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1413 {
1414         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1415         struct dentry *dir;
1416
1417         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1418                                         &fail_page_alloc.attr);
1419         if (IS_ERR(dir))
1420                 return PTR_ERR(dir);
1421
1422         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1423                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1424                 goto fail;
1425         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1426                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1427                 goto fail;
1428         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1429                                 &fail_page_alloc.min_order))
1430                 goto fail;
1431
1432         return 0;
1433 fail:
1434         debugfs_remove_recursive(dir);
1435
1436         return -ENOMEM;
1437 }
1438
1439 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1440
1441 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1442
1443 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1444
1445 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1446 {
1447         return 0;
1448 }
1449
1450 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1451
1452 /*
1453  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1454  * of the allocation.
1455  */
1456 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1457                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1458 {
1459         /* free_pages my go negative - that's OK */
1460         long min = mark;
1461         int o;
1462
1463         free_pages -= (1 << order) + 1;
1464         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1465                 min -= min / 2;
1466         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1467                 min -= min / 4;
1468
1469         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1470                 return false;
1471         for (o = 0; o < order; o++) {
1472                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1473                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1474
1475                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1476                 min >>= 1;
1477
1478                 if (free_pages <= min)
1479                         return false;
1480         }
1481         return true;
1482 }
1483
1484 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1485                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1486 {
1487         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1488                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1489 }
1490
1491 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1492                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1493 {
1494         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1495
1496         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1497                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1498
1499         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1500                                                                 free_pages);
1501 }
1502
1503 #ifdef CONFIG_NUMA
1504 /*
1505  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1506  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1507  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1508  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1509  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1510  *
1511  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1512  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1513  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1514  *
1515  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1516  * nothing and returns NULL.
1517  *
1518  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1519  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1520  *
1521  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1522  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1523  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1524  * quickly as we can.
1525  */
1526 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1527 {
1528         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1529         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1530
1531         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1532         if (!zlc)
1533                 return NULL;
1534
1535         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1536                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1537                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1538         }
1539
1540         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1541                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1542                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1543         return allowednodes;
1544 }
1545
1546 /*
1547  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1548  * if it is worth looking at further for free memory:
1549  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1550  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1551  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1552  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1553  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1554  * else return false (zero) if it is not.
1555  *
1556  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1557  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1558  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1559  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1560  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1561  * into the second scan of the zonelist.
1562  *
1563  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1564  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1565  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1566  * unturned looking for a free page.
1567  */
1568 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1569                                                 nodemask_t *allowednodes)
1570 {
1571         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1572         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1573         int n;                          /* node that zone *z is on */
1574
1575         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1576         if (!zlc)
1577                 return 1;
1578
1579         i = z - zonelist->_zonerefs;
1580         n = zlc->z_to_n[i];
1581
1582         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1583         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1584 }
1585
1586 /*
1587  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1588  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1589  * from that zone don't waste time re-examining it.
1590  */
1591 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1592 {
1593         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1594         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1595
1596         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1597         if (!zlc)
1598                 return;
1599
1600         i = z - zonelist->_zonerefs;
1601
1602         set_bit(i, zlc->fullzones);
1603 }
1604
1605 /*
1606  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1607  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1608  */
1609 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1610 {
1611         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1612
1613         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1614         if (!zlc)
1615                 return;
1616
1617         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1618 }
1619
1620 #else   /* CONFIG_NUMA */
1621
1622 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1623 {
1624         return NULL;
1625 }
1626
1627 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1628                                 nodemask_t *allowednodes)
1629 {
1630         return 1;
1631 }
1632
1633 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1634 {
1635 }
1636
1637 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1638 {
1639 }
1640 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1641
1642 /*
1643  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1644  * a page.
1645  */
1646 static struct page *
1647 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1648                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1649                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1650 {
1651         struct zoneref *z;
1652         struct page *page = NULL;
1653         int classzone_idx;
1654         struct zone *zone;
1655         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1656         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1657         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1658
1659         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1660 zonelist_scan:
1661         /*
1662          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1663          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1664          */
1665         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1666                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1667                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1668                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1669                                 continue;
1670                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1671                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1672                                 continue;
1673
1674                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1675                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1676                         unsigned long mark;
1677                         int ret;
1678
1679                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1680                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1681                                     classzone_idx, alloc_flags))
1682                                 goto try_this_zone;
1683
1684                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1685                                 /*
1686                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1687                                  * and before considering the first zone allowed
1688                                  * by the cpuset.
1689                                  */
1690                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1691                                 zlc_active = 1;
1692                                 did_zlc_setup = 1;
1693                         }
1694
1695                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1696                                 goto this_zone_full;
1697
1698                         /*
1699                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1700                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1701                          */
1702                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1703                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1704                                 continue;
1705
1706                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1707                         switch (ret) {
1708                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1709                                 /* did not scan */
1710                                 continue;
1711                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1712                                 /* scanned but unreclaimable */
1713                                 continue;
1714                         default:
1715                                 /* did we reclaim enough */
1716                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1717                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1718                                         goto this_zone_full;
1719                         }
1720                 }
1721
1722 try_this_zone:
1723                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1724                                                 gfp_mask, migratetype);
1725                 if (page)
1726                         break;
1727 this_zone_full:
1728                 if (NUMA_BUILD)
1729                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1730         }
1731
1732         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1733                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1734                 zlc_active = 0;
1735                 goto zonelist_scan;
1736         }
1737         return page;
1738 }
1739
1740 /*
1741  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1742  * meminfo in irq context.
1743  */
1744 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1745 {
1746         bool ret = false;
1747
1748 #if NODES_SHIFT > 8
1749         ret = in_interrupt();
1750 #endif
1751         return ret;
1752 }
1753
1754 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1755                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1756                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1757
1758 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1759 {
1760         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1761
1762         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
1763                 return;
1764
1765         /*
1766          * This documents exceptions given to allocations in certain
1767          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1768          * of allowed nodes.
1769          */
1770         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1771                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1772                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1773                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1774         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1775                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1776
1777         if (fmt) {
1778                 struct va_format vaf;
1779                 va_list args;
1780
1781                 va_start(args, fmt);
1782
1783                 vaf.fmt = fmt;
1784                 vaf.va = &args;
1785
1786                 pr_warn("%pV", &vaf);
1787
1788                 va_end(args);
1789         }
1790
1791         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1792                 current->comm, order, gfp_mask);
1793
1794         dump_stack();
1795         if (!should_suppress_show_mem())
1796                 show_mem(filter);
1797 }
1798
1799 static inline int
1800 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1801                                 unsigned long pages_reclaimed)
1802 {
1803         /* Do not loop if specifically requested */
1804         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1805                 return 0;
1806
1807         /*
1808          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1809          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1810          * implementations.
1811          */
1812         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1813                 return 1;
1814
1815         /*
1816          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1817          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1818          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1819          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1820          * allocation still fails, we stop retrying.
1821          */
1822         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1823                 return 1;
1824
1825         /*
1826          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1827          * explicitly requests that.
1828          */
1829         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1830                 return 1;
1831
1832         return 0;
1833 }
1834
1835 static inline struct page *
1836 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1837         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1838         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1839         int migratetype)
1840 {
1841         struct page *page;
1842
1843         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1844         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1845                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1846                 return NULL;
1847         }
1848
1849         /*
1850          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1851          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1852          * we're still under heavy pressure.
1853          */
1854         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1855                 order, zonelist, high_zoneidx,
1856                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1857                 preferred_zone, migratetype);
1858         if (page)
1859                 goto out;
1860
1861         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1862                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1863                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1864                         goto out;
1865                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1866                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1867                         goto out;
1868                 /*
1869                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1870                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1871                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1872                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1873                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1874                  */
1875                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1876                         goto out;
1877         }
1878         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1879         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1880
1881 out:
1882         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1883         return page;
1884 }
1885
1886 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1887 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1888 static struct page *
1889 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1890         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1891         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1892         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1893         bool sync_migration)
1894 {
1895         struct page *page;
1896
1897         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1898                 return NULL;
1899
1900         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1901         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1902                                                 nodemask, sync_migration);
1903         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1904         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1905
1906                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1907                 drain_pages(get_cpu());
1908                 put_cpu();
1909
1910                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1911                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1912                                 alloc_flags, preferred_zone,
1913                                 migratetype);
1914                 if (page) {
1915                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1916                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1917                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1918                         return page;
1919                 }
1920
1921                 /*
1922                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1923                  * The most likely reason is that pages exist,
1924                  * but not enough to satisfy watermarks.
1925                  */
1926                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1927                 defer_compaction(preferred_zone);
1928
1929                 cond_resched();
1930         }
1931
1932         return NULL;
1933 }
1934 #else
1935 static inline struct page *
1936 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1937         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1938         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1939         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1940         bool sync_migration)
1941 {
1942         return NULL;
1943 }
1944 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1945
1946 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1947 static inline struct page *
1948 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1949         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1950         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1951         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1952 {
1953         struct page *page = NULL;
1954         struct reclaim_state reclaim_state;
1955         bool drained = false;
1956
1957         cond_resched();
1958
1959         /* We now go into synchronous reclaim */
1960         cpuset_memory_pressure_bump();
1961         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1962         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1963         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1964         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1965
1966         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1967
1968         current->reclaim_state = NULL;
1969         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1970         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1971
1972         cond_resched();
1973
1974         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1975                 return NULL;
1976
1977         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
1978         if (NUMA_BUILD)
1979                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
1980
1981 retry:
1982         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1983                                         zonelist, high_zoneidx,
1984                                         alloc_flags, preferred_zone,
1985                                         migratetype);
1986
1987         /*
1988          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1989          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1990          */
1991         if (!page && !drained) {
1992                 drain_all_pages();
1993                 drained = true;
1994                 goto retry;
1995         }
1996
1997         return page;
1998 }
1999
2000 /*
2001  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2002  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2003  */
2004 static inline struct page *
2005 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2006         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2007         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2008         int migratetype)
2009 {
2010         struct page *page;
2011
2012         do {
2013                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2014                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2015                         preferred_zone, migratetype);
2016
2017                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2018                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2019         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2020
2021         return page;
2022 }
2023
2024 static inline
2025 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2026                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2027                                                 enum zone_type classzone_idx)
2028 {
2029         struct zoneref *z;
2030         struct zone *zone;
2031
2032         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2033                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2034 }
2035
2036 static inline int
2037 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2038 {
2039         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2040         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2041
2042         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2043         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2044
2045         /*
2046          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2047          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2048          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2049          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2050          */
2051         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2052
2053         if (!wait) {
2054                 /*
2055                  * Not worth trying to allocate harder for
2056                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2057                  */
2058                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2059                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2060                 /*
2061                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2062                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2063                  */
2064                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2065         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2066                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2067
2068         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2069                 if (!in_interrupt() &&
2070                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2071                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2072                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2073         }
2074
2075         return alloc_flags;
2076 }
2077
2078 static inline struct page *
2079 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2080         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2081         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2082         int migratetype)
2083 {
2084         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2085         struct page *page = NULL;
2086         int alloc_flags;
2087         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2088         unsigned long did_some_progress;
2089         bool sync_migration = false;
2090
2091         /*
2092          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2093          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2094          * be using allocators in order of preference for an area that is
2095          * too large.
2096          */
2097         if (order >= MAX_ORDER) {
2098                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2099                 return NULL;
2100         }
2101
2102         /*
2103          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2104          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2105          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2106          * using a larger set of nodes after it has established that the
2107          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2108          * over allocated.
2109          */
2110         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2111                 goto nopage;
2112
2113 restart:
2114         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2115                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2116                                                 zone_idx(preferred_zone));
2117
2118         /*
2119          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2120          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2121          * to how we want to proceed.
2122          */
2123         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2124
2125         /*
2126          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2127          * cpusets.
2128          */
2129         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2130                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2131                                         &preferred_zone);
2132
2133 rebalance:
2134         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2135         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2136                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2137                         preferred_zone, migratetype);
2138         if (page)
2139                 goto got_pg;
2140
2141         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2142         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2143                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2144                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2145                                 preferred_zone, migratetype);
2146                 if (page)
2147                         goto got_pg;
2148         }
2149
2150         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2151         if (!wait)
2152                 goto nopage;
2153
2154         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2155         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2156                 goto nopage;
2157
2158         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2159         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2160                 goto nopage;
2161
2162         /*
2163          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2164          * attempts after direct reclaim are synchronous
2165          */
2166         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2167                                         zonelist, high_zoneidx,
2168                                         nodemask,
2169                                         alloc_flags, preferred_zone,
2170                                         migratetype, &did_some_progress,
2171                                         sync_migration);
2172         if (page)
2173                 goto got_pg;
2174         sync_migration = true;
2175
2176         /* Try direct reclaim and then allocating */
2177         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2178                                         zonelist, high_zoneidx,
2179                                         nodemask,
2180                                         alloc_flags, preferred_zone,
2181                                         migratetype, &did_some_progress);
2182         if (page)
2183                 goto got_pg;
2184
2185         /*
2186          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2187          * running out of options and have to consider going OOM
2188          */
2189         if (!did_some_progress) {
2190                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2191                         if (oom_killer_disabled)
2192                                 goto nopage;
2193                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2194                                         zonelist, high_zoneidx,
2195                                         nodemask, preferred_zone,
2196                                         migratetype);
2197                         if (page)
2198                                 goto got_pg;
2199
2200                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2201                                 /*
2202                                  * The oom killer is not called for high-order
2203                                  * allocations that may fail, so if no progress
2204                                  * is being made, there are no other options and
2205                                  * retrying is unlikely to help.
2206                                  */
2207                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2208                                         goto nopage;
2209                                 /*
2210                                  * The oom killer is not called for lowmem
2211                                  * allocations to prevent needlessly killing
2212                                  * innocent tasks.
2213                                  */
2214                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2215                                         goto nopage;
2216                         }
2217
2218                         goto restart;
2219                 }
2220         }
2221
2222         /* Check if we should retry the allocation */
2223         pages_reclaimed += did_some_progress;
2224         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2225                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2226                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2227                 goto rebalance;
2228         } else {
2229                 /*
2230                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2231                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2232                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2233                  */
2234                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2235                                         zonelist, high_zoneidx,
2236                                         nodemask,
2237                                         alloc_flags, preferred_zone,
2238                                         migratetype, &did_some_progress,
2239                                         sync_migration);
2240                 if (page)
2241                         goto got_pg;
2242         }
2243
2244 nopage:
2245         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2246         return page;
2247 got_pg:
2248         if (kmemcheck_enabled)
2249                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2250         return page;
2251
2252 }
2253
2254 /*
2255  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2256  */
2257 struct page *
2258 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2259                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2260 {
2261         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2262         struct zone *preferred_zone;
2263         struct page *page;
2264         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2265
2266         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2267
2268         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2269
2270         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2271
2272         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2273                 return NULL;
2274
2275         /*
2276          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2277          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2278          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2279          */
2280         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2281                 return NULL;
2282
2283         get_mems_allowed();
2284         /* The preferred zone is used for statistics later */
2285         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2286                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2287                                 &preferred_zone);
2288         if (!preferred_zone) {
2289                 put_mems_allowed();
2290                 return NULL;
2291         }
2292
2293         /* First allocation attempt */
2294         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2295                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2296                         preferred_zone, migratetype);
2297         if (unlikely(!page))
2298                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2299                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2300                                 preferred_zone, migratetype);
2301         put_mems_allowed();
2302
2303         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2304         return page;
2305 }
2306 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2307
2308 /*
2309  * Common helper functions.
2310  */
2311 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2312 {
2313         struct page *page;
2314
2315         /*
2316          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2317          * a highmem page
2318          */
2319         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2320
2321         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2322         if (!page)
2323                 return 0;
2324         return (unsigned long) page_address(page);
2325 }
2326 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2327
2328 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2329 {
2330         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2331 }
2332 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2333
2334 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2335 {
2336         int i = pagevec_count(pvec);
2337
2338         while (--i >= 0) {
2339                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2340                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2341         }
2342 }
2343
2344 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2345 {
2346         if (put_page_testzero(page)) {
2347                 if (order == 0)
2348                         free_hot_cold_page(page, 0);
2349                 else
2350                         __free_pages_ok(page, order);
2351         }
2352 }
2353
2354 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2355
2356 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2357 {
2358         if (addr != 0) {
2359                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2360                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2361         }
2362 }
2363
2364 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2365
2366 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2367 {
2368         if (addr) {
2369                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2370                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2371
2372                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2373                 while (used < alloc_end) {
2374                         free_page(used);
2375                         used += PAGE_SIZE;
2376                 }
2377         }
2378         return (void *)addr;
2379 }
2380
2381 /**
2382  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2383  * @size: the number of bytes to allocate
2384  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2385  *
2386  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2387  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2388  * allocate memory in power-of-two pages.
2389  *
2390  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2391  *
2392  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2393  */
2394 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2395 {
2396         unsigned int order = get_order(size);
2397         unsigned long addr;
2398
2399         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2400         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2401 }
2402 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2403
2404 /**
2405  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2406  *                         pages on a node.
2407  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2408  * @size: the number of bytes to allocate
2409  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2410  *
2411  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2412  * back.
2413  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2414  * but is not exact.
2415  */
2416 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2417 {
2418         unsigned order = get_order(size);
2419         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2420         if (!p)
2421                 return NULL;
2422         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2423 }
2424 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2425
2426 /**
2427  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2428  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2429  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2430  *
2431  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2432  */
2433 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2434 {
2435         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2436         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2437
2438         while (addr < end) {
2439                 free_page(addr);
2440                 addr += PAGE_SIZE;
2441         }
2442 }
2443 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2444
2445 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2446 {
2447         struct zoneref *z;
2448         struct zone *zone;
2449
2450         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2451         unsigned int sum = 0;
2452
2453         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2454
2455         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2456                 unsigned long size = zone->present_pages;
2457                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2458                 if (size > high)
2459                         sum += size - high;
2460         }
2461
2462         return sum;
2463 }
2464
2465 /*
2466  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2467  */
2468 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2469 {
2470         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2471 }
2472 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2473
2474 /*
2475  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2476  */
2477 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2478 {
2479         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2480 }
2481
2482 static inline void show_node(struct zone *zone)
2483 {
2484         if (NUMA_BUILD)
2485                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2486 }
2487
2488 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2489 {
2490         val->totalram = totalram_pages;
2491         val->sharedram = 0;
2492         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2493         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2494         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2495         val->freehigh = nr_free_highpages();
2496         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2497 }
2498
2499 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2500
2501 #ifdef CONFIG_NUMA
2502 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2503 {
2504         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2505
2506         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2507         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2508 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2509         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2510         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2511                         NR_FREE_PAGES);
2512 #else
2513         val->totalhigh = 0;
2514         val->freehigh = 0;
2515 #endif
2516         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2517 }
2518 #endif
2519
2520 /*
2521  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2522  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2523  */
2524 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2525 {
2526         bool ret = false;
2527
2528         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2529                 goto out;
2530
2531         get_mems_allowed();
2532         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2533         put_mems_allowed();
2534 out:
2535         return ret;
2536 }
2537
2538 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2539
2540 /*
2541  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2542  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2543  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2544  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2545  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2546  */
2547 void show_free_areas(unsigned int filter)
2548 {
2549         int cpu;
2550         struct zone *zone;
2551
2552         for_each_populated_zone(zone) {
2553                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2554                         continue;
2555                 show_node(zone);
2556                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2557
2558                 for_each_online_cpu(cpu) {
2559                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2560
2561                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2562
2563                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2564                                cpu, pageset->pcp.high,
2565                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2566                 }
2567         }
2568
2569         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2570                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2571                 " unevictable:%lu"
2572                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2573                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2574                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2575                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2576                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2577                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2578                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2579                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2580                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2581                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2582                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2583                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2584                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2585                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2586                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2587                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2588                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2589                 global_page_state(NR_SHMEM),
2590                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2591                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2592
2593         for_each_populated_zone(zone) {
2594                 int i;
2595
2596                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2597                         continue;
2598                 show_node(zone);
2599                 printk("%s"
2600                         " free:%lukB"
2601                         " min:%lukB"
2602                         " low:%lukB"
2603                         " high:%lukB"
2604                         " active_anon:%lukB"
2605                         " inactive_anon:%lukB"
2606                         " active_file:%lukB"
2607                         " inactive_file:%lukB"
2608                         " unevictable:%lukB"
2609                         " isolated(anon):%lukB"
2610                         " isolated(file):%lukB"
2611                         " present:%lukB"
2612                         " mlocked:%lukB"
2613                         " dirty:%lukB"
2614                         " writeback:%lukB"
2615                         " mapped:%lukB"
2616                         " shmem:%lukB"
2617                         " slab_reclaimable:%lukB"
2618                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2619                         " kernel_stack:%lukB"
2620                         " pagetables:%lukB"
2621                         " unstable:%lukB"
2622                         " bounce:%lukB"
2623                         " writeback_tmp:%lukB"
2624                         " pages_scanned:%lu"
2625                         " all_unreclaimable? %s"
2626                         "\n",
2627                         zone->name,
2628                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2629                         K(min_wmark_pages(zone)),
2630                         K(low_wmark_pages(zone)),
2631                         K(high_wmark_pages(zone)),
2632                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2633                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2634                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2635                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2636                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2637                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2638                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2639                         K(zone->present_pages),
2640                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2641                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2642                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2643                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2644                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2645                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2646                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2647                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2648                                 THREAD_SIZE / 1024,
2649                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2650                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2651                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2652                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2653                         zone->pages_scanned,
2654                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2655                         );
2656                 printk("lowmem_reserve[]:");
2657                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2658                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2659                 printk("\n");
2660         }
2661
2662         for_each_populated_zone(zone) {
2663                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2664
2665                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2666                         continue;
2667                 show_node(zone);
2668                 printk("%s: ", zone->name);
2669
2670                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2671                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2672                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2673                         total += nr[order] << order;
2674                 }
2675                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2676                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2677                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2678                 printk("= %lukB\n", K(total));
2679         }
2680
2681         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2682
2683         show_swap_cache_info();
2684 }
2685
2686 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2687 {
2688         zoneref->zone = zone;
2689         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2690 }
2691
2692 /*
2693  * Builds allocation fallback zone lists.
2694  *
2695  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2696  */
2697 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2698                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2699 {
2700         struct zone *zone;
2701
2702         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2703         zone_type++;
2704
2705         do {
2706                 zone_type--;
2707                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2708                 if (populated_zone(zone)) {
2709                         zoneref_set_zone(zone,
2710                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2711                         check_highest_zone(zone_type);
2712                 }
2713
2714         } while (zone_type);
2715         return nr_zones;
2716 }
2717
2718
2719 /*
2720  *  zonelist_order:
2721  *  0 = automatic detection of better ordering.
2722  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2723  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2724  *
2725  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2726  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2727  */
2728 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2729 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2730 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2731
2732 /* zonelist order in the kernel.
2733  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2734  */
2735 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2736 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2737
2738
2739 #ifdef CONFIG_NUMA
2740 /* The value user specified ....changed by config */
2741 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2742 /* string for sysctl */
2743 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2744 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2745
2746 /*
2747  * interface for configure zonelist ordering.
2748  * command line option "numa_zonelist_order"
2749  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2750  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2751  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2752  */
2753
2754 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2755 {
2756         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2757                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2758         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2759                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2760         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2761                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2762         } else {
2763                 printk(KERN_WARNING
2764                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2765                         "%s\n", s);
2766                 return -EINVAL;
2767         }
2768         return 0;
2769 }
2770
2771 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2772 {
2773         int ret;
2774
2775         if (!s)
2776                 return 0;
2777
2778         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2779         if (ret == 0)
2780                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2781
2782         return ret;
2783 }
2784 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2785
2786 /*
2787  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2788  */
2789 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2790                 void __user *buffer, size_t *length,
2791                 loff_t *ppos)
2792 {
2793         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2794         int ret;
2795         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2796
2797         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2798         if (write)
2799                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2800         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2801         if (ret)
2802                 goto out;
2803         if (write) {
2804                 int oldval = user_zonelist_order;
2805                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2806                         /*
2807                          * bogus value.  restore saved string
2808                          */
2809                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2810                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2811                         user_zonelist_order = oldval;
2812                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2813                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2814                         build_all_zonelists(NULL);
2815                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2816                 }
2817         }
2818 out:
2819         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2820         return ret;
2821 }
2822
2823
2824 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2825 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2826
2827 /**
2828  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2829  * @node: node whose fallback list we're appending
2830  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2831  *
2832  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2833  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2834  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2835  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2836  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2837  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2838  * on them otherwise.
2839  * It returns -1 if no node is found.
2840  */
2841 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2842 {
2843         int n, val;
2844         int min_val = INT_MAX;
2845         int best_node = -1;
2846         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2847
2848         /* Use the local node if we haven't already */
2849         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2850                 node_set(node, *used_node_mask);
2851                 return node;
2852         }
2853
2854         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2855
2856                 /* Don't want a node to appear more than once */
2857                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2858                         continue;
2859
2860                 /* Use the distance array to find the distance */
2861                 val = node_distance(node, n);
2862
2863                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2864                 val += (n < node);
2865
2866                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2867                 tmp = cpumask_of_node(n);
2868                 if (!cpumask_empty(tmp))
2869                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2870
2871                 /* Slight preference for less loaded node */
2872                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2873                 val += node_load[n];
2874
2875                 if (val < min_val) {
2876                         min_val = val;
2877                         best_node = n;
2878                 }
2879         }
2880
2881         if (best_node >= 0)
2882                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2883
2884         return best_node;
2885 }
2886
2887
2888 /*
2889  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2890  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2891  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2892  */
2893 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2894 {
2895         int j;
2896         struct zonelist *zonelist;
2897
2898         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2899         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2900                 ;
2901         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2902                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2903         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2904         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2905 }
2906
2907 /*
2908  * Build gfp_thisnode zonelists
2909  */
2910 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2911 {
2912         int j;
2913         struct zonelist *zonelist;
2914
2915         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2916         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2917         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2918         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2919 }
2920
2921 /*
2922  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2923  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2924  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2925  * may still exist in local DMA zone.
2926  */
2927 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2928
2929 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2930 {
2931         int pos, j, node;
2932         int zone_type;          /* needs to be signed */
2933         struct zone *z;
2934         struct zonelist *zonelist;
2935
2936         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2937         pos = 0;
2938         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2939                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2940                         node = node_order[j];
2941                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2942                         if (populated_zone(z)) {
2943                                 zoneref_set_zone(z,
2944                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2945                                 check_highest_zone(zone_type);
2946                         }
2947                 }
2948         }
2949         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2950         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2951 }
2952
2953 static int default_zonelist_order(void)
2954 {
2955         int nid, zone_type;
2956         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2957         struct zone *z;
2958         int average_size;
2959         /*
2960          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2961          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2962          * into OOM very easily.
2963          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2964          */
2965         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2966         low_kmem_size = 0;
2967         total_size = 0;
2968         for_each_online_node(nid) {
2969                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2970                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2971                         if (populated_zone(z)) {
2972                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2973                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2974                                 total_size += z->present_pages;
2975                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2976                                 /*
2977                                  * If any node has only lowmem, then node order
2978                                  * is preferred to allow kernel allocations
2979                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2980                                  * on other nodes when there is an abundance of
2981                                  * lowmem available to allocate from.
2982                                  */
2983                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2984                         }
2985                 }
2986         }
2987         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2988             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2989                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2990         /*
2991          * look into each node's config.
2992          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2993          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2994          */
2995         average_size = total_size /
2996                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2997         for_each_online_node(nid) {
2998                 low_kmem_size = 0;
2999                 total_size = 0;
3000                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3001                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3002                         if (populated_zone(z)) {
3003                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3004                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3005                                 total_size += z->present_pages;
3006                         }
3007                 }
3008                 if (low_kmem_size &&
3009                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3010                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3011                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3012         }
3013         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3014 }
3015
3016 static void set_zonelist_order(void)
3017 {
3018         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3019                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3020         else
3021                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3022 }
3023
3024 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3025 {
3026         int j, node, load;
3027         enum zone_type i;
3028         nodemask_t used_mask;
3029         int local_node, prev_node;
3030         struct zonelist *zonelist;
3031         int order = current_zonelist_order;
3032
3033         /* initialize zonelists */
3034         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3035                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3036                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3037                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3038         }
3039
3040         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3041         local_node = pgdat->node_id;
3042         load = nr_online_nodes;
3043         prev_node = local_node;
3044         nodes_clear(used_mask);
3045
3046         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3047         j = 0;
3048
3049         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3050                 int distance = node_distance(local_node, node);
3051
3052                 /*
3053                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3054                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3055                  */
3056                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3057                         zone_reclaim_mode = 1;
3058
3059                 /*
3060                  * We don't want to pressure a particular node.
3061                  * So adding penalty to the first node in same
3062                  * distance group to make it round-robin.
3063                  */
3064                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3065                         node_load[node] = load;
3066
3067                 prev_node = node;
3068                 load--;
3069                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3070                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3071                 else
3072                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3073         }
3074
3075         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3076                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3077                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3078         }
3079
3080         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3081 }
3082
3083 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3084 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3085 {
3086         struct zonelist *zonelist;
3087         struct zonelist_cache *zlc;
3088         struct zoneref *z;
3089
3090         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3091         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3092         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3093         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3094                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3095 }
3096
3097 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3098 /*
3099  * Return node id of node used for "local" allocations.
3100  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3101  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3102  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3103  */
3104 int local_memory_node(int node)
3105 {
3106         struct zone *zone;
3107
3108         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3109                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3110                                    NULL,
3111                                    &zone);
3112         return zone->node;
3113 }
3114 #endif
3115
3116 #else   /* CONFIG_NUMA */
3117
3118 static void set_zonelist_order(void)
3119 {
3120         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3121 }
3122
3123 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3124 {
3125         int node, local_node;
3126         enum zone_type j;
3127         struct zonelist *zonelist;
3128
3129         local_node = pgdat->node_id;
3130
3131         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3132         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3133
3134         /*
3135          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3136          * of all the other nodes.
3137          * We don't want to pressure a particular node, so when
3138          * building the zones for node N, we make sure that the
3139          * zones coming right after the local ones are those from
3140          * node N+1 (modulo N)
3141          */
3142         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3143                 if (!node_online(node))
3144                         continue;
3145                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3146                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3147         }
3148         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3149                 if (!node_online(node))
3150                         continue;
3151                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3152                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3153         }
3154
3155         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3156         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3157 }
3158
3159 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3160 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3161 {
3162         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3163 }
3164
3165 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3166
3167 /*
3168  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3169  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3170  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3171  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3172  * with interrupts disabled.
3173  *
3174  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3175  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3176  * hotplugged processors.
3177  *
3178  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3179  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3180  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3181  */
3182 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3183 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3184 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3185
3186 /*
3187  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3188  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3189  */
3190 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3191
3192 /* return values int ....just for stop_machine() */
3193 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3194 {
3195         int nid;
3196         int cpu;
3197
3198 #ifdef CONFIG_NUMA
3199         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3200 #endif
3201         for_each_online_node(nid) {
3202                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3203
3204                 build_zonelists(pgdat);
3205                 build_zonelist_cache(pgdat);
3206         }
3207
3208         /*
3209          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3210          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3211          * each zone will be allocated later when the per cpu
3212          * allocator is available.
3213          *
3214          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3215          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3216          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3217          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3218          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3219          * (a chicken-egg dilemma).
3220          */
3221         for_each_possible_cpu(cpu) {
3222                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3223
3224 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3225                 /*
3226                  * We now know the "local memory node" for each node--
3227                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3228                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3229                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3230                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3231                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3232                  */
3233                 if (cpu_online(cpu))
3234                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3235 #endif
3236         }
3237
3238         return 0;
3239 }
3240
3241 /*
3242  * Called with zonelists_mutex held always
3243  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3244  */
3245 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3246 {
3247         set_zonelist_order();
3248
3249         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3250                 __build_all_zonelists(NULL);
3251                 mminit_verify_zonelist();
3252                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3253         } else {
3254                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3255                    of zonelist */
3256 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3257                 if (data)
3258                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3259 #endif
3260                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3261                 /* cpuset refresh routine should be here */
3262         }
3263         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3264         /*
3265          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3266          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3267          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3268          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3269          * disabled and enable it later
3270          */
3271         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3272                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3273         else
3274                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3275
3276         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3277                 "Total pages: %ld\n",
3278                         nr_online_nodes,
3279                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3280                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3281                         vm_total_pages);
3282 #ifdef CONFIG_NUMA
3283         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3284 #endif
3285 }
3286
3287 /*
3288  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3289  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3290  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3291  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3292  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3293  * conservative, even though it seems large.
3294  *
3295  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3296  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3297  */
3298 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3299
3300 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3301 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3302 {
3303         unsigned long size = 1;
3304
3305         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3306
3307         while (size < pages)
3308                 size <<= 1;
3309
3310         /*
3311          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3312          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3313          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3314          */
3315         size = min(size, 4096UL);
3316
3317         return max(size, 4UL);
3318 }
3319 #else
3320 /*
3321  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3322  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3323  *
3324  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3325  *
3326  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3327  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3328  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3329  *
3330  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3331  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3332  *
3333  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3334  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3335  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3336  */
3337 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3338 {
3339         return 4096UL;
3340 }
3341 #endif
3342
3343 /*
3344  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3345  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3346  * hash function before the remainder is taken.
3347  */
3348 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3349 {
3350         return ffz(~size);
3351 }
3352
3353 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3354
3355 /*
3356  * Check if a pageblock contains reserved pages
3357  */
3358 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3359 {
3360         unsigned long pfn;
3361
3362         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3363                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3364                         return 1;
3365         }
3366         return 0;
3367 }
3368
3369 /*
3370  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3371  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3372  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3373  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3374  * blocks as reclaim kicks in
3375  */
3376 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3377 {
3378         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3379         struct page *page;
3380         unsigned long block_migratetype;
3381         int reserve;
3382
3383         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3384         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3385         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3386         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3387                                                         pageblock_order;
3388
3389         /*
3390          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3391          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3392          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3393          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3394          * future allocation of hugepages at runtime.
3395          */
3396         reserve = min(2, reserve);
3397
3398         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3399                 if (!pfn_valid(pfn))
3400                         continue;
3401                 page = pfn_to_page(pfn);
3402
3403                 /* Watch out for overlapping nodes */
3404                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3405                         continue;
3406
3407                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3408                 block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3409                 if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3410                         continue;
3411
3412                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3413
3414                 /* If this block is reserved, account for it */
3415                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3416                         reserve--;
3417                         continue;
3418                 }
3419
3420                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3421                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3422                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3423                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3424                         reserve--;
3425                         continue;
3426                 }
3427
3428                 /*
3429                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3430                  * take it back
3431                  */
3432                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3433                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3434                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3435                 }
3436         }
3437 }
3438
3439 /*
3440  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3441  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3442  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3443  */
3444 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3445                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3446 {
3447         struct page *page;
3448         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3449         unsigned long pfn;
3450         struct zone *z;
3451
3452         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3453                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3454
3455         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3456         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3457                 /*
3458                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3459                  * handed to this function.  They do not
3460                  * exist on hotplugged memory.
3461                  */
3462                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3463                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3464                                 continue;
3465                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3466                                 continue;
3467                 }
3468                 page = pfn_to_page(pfn);
3469                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3470                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3471                 init_page_count(page);
3472                 reset_page_mapcount(page);
3473                 SetPageReserved(page);
3474                 /*
3475                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3476                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3477                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3478                  * the address space during boot when many long-lived
3479                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3480                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3481                  * setup_zone_migrate_reserve()
3482                  *
3483                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3484                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3485                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3486                  * pfn out of zone.
3487                  */
3488                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3489                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3490                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3491                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3492
3493                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3494 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3495                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3496                 if (!is_highmem_idx(zone))
3497                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3498 #endif
3499         }
3500 }
3501
3502 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3503 {
3504         int order, t;
3505         for_each_migratetype_order(order, t) {
3506                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3507                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3508         }
3509 }
3510
3511 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3512 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3513         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3514 #endif
3515
3516 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3517 {
3518 #ifdef CONFIG_MMU
3519         int batch;
3520
3521         /*
3522          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3523          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3524          *
3525          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3526          */
3527         batch = zone->present_pages / 1024;
3528         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3529                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3530         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3531         if (batch < 1)
3532                 batch = 1;
3533
3534         /*
3535          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3536          * of 2 value was found to be more likely to have
3537          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3538          *
3539          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3540          * batches of pages, one task can end up with a lot
3541          * of pages of one half of the possible page colors
3542          * and the other with pages of the other colors.
3543          */
3544         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3545
3546         return batch;
3547
3548 #else
3549         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3550          * conditions.
3551          *
3552          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3553          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3554          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3555          *
3556          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3557          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3558          * can be a significant delay between the individual batches being
3559          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3560          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3561          */
3562         return 0;
3563 #endif
3564 }
3565
3566 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3567 {
3568         struct per_cpu_pages *pcp;
3569         int migratetype;
3570
3571         memset(p, 0, sizeof(*p));
3572
3573         pcp = &p->pcp;
3574         pcp->count = 0;
3575         pcp->high = 6 * batch;
3576         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3577         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3578                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3579 }
3580
3581 /*
3582  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3583  * to the value high for the pageset p.
3584  */
3585
3586 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3587                                 unsigned long high)
3588 {
3589         struct per_cpu_pages *pcp;
3590
3591         pcp = &p->pcp;
3592         pcp->high = high;
3593         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3594         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3595                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3596 }
3597
3598 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3599 {
3600         int cpu;
3601
3602         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3603
3604         for_each_possible_cpu(cpu) {
3605                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3606
3607                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3608
3609                 if (percpu_pagelist_fraction)
3610                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3611                                 (zone->present_pages /
3612                                         percpu_pagelist_fraction));
3613         }
3614 }
3615
3616 /*
3617  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3618  * Before this call only boot pagesets were available.
3619  */
3620 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3621 {
3622         struct zone *zone;
3623
3624         for_each_populated_zone(zone)
3625                 setup_zone_pageset(zone);
3626 }
3627
3628 static noinline __init_refok
3629 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3630 {
3631         int i;
3632         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3633         size_t alloc_size;
3634
3635         /*
3636          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3637          * per zone.
3638          */
3639         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3640                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3641         zone->wait_table_bits =
3642                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3643         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3644                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3645
3646         if (!slab_is_available()) {
3647                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3648                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3649         } else {
3650                 /*
3651                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3652                  * via memory hot-add.
3653                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3654                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3655                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3656                  * node itself as well.
3657                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3658                  * necessary.
3659                  */
3660                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3661         }
3662         if (!zone->wait_table)
3663                 return -ENOMEM;
3664
3665         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3666                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3667
3668         return 0;
3669 }
3670
3671 static int __zone_pcp_update(void *data)
3672 {
3673         struct zone *zone = data;
3674         int cpu;
3675         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3676
3677         for_each_possible_cpu(cpu) {
3678                 struct per_cpu_pageset *pset;
3679                 struct per_cpu_pages *pcp;
3680
3681                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3682                 pcp = &pset->pcp;
3683
3684                 local_irq_save(flags);
3685                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3686                 setup_pageset(pset, batch);
3687                 local_irq_restore(flags);
3688         }
3689         return 0;
3690 }
3691
3692 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3693 {
3694         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3695 }
3696
3697 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3698 {
3699         /*
3700          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3701          * relies on the ability of the linker to provide the
3702          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3703          */
3704         zone->pageset = &boot_pageset;
3705
3706         if (zone->present_pages)
3707                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3708                         zone->name, zone->present_pages,
3709                                          zone_batchsize(zone));
3710 }
3711
3712 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3713                                         unsigned long zone_start_pfn,
3714                                         unsigned long size,
3715                                         enum memmap_context context)
3716 {
3717         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3718         int ret;
3719         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3720         if (ret)
3721                 return ret;
3722         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3723
3724         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3725
3726         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3727                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3728                         pgdat->node_id,
3729                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3730                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3731
3732         zone_init_free_lists(zone);
3733
3734         return 0;
3735 }
3736
3737 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3738 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3739 /*
3740  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3741  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3742  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3743  * alternative
3744  */
3745 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3746 {
3747         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3748         int i, nid;
3749
3750         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
3751                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3752                         return nid;
3753         /* This is a memory hole */
3754         return -1;
3755 }
3756 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3757
3758 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3759 {
3760         int nid;
3761
3762         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3763         if (nid >= 0)
3764                 return nid;
3765         /* just returns 0 */
3766         return 0;
3767 }
3768
3769 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3770 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3771 {
3772         int nid;
3773
3774         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3775         if (nid >= 0 && nid != node)
3776                 return false;
3777         return true;
3778 }
3779 #endif
3780
3781 /**
3782  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3783  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3784  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3785  *
3786  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3787  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3788  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3789  */
3790 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
3791 {
3792         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3793         int i, this_nid;
3794
3795         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
3796                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
3797                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
3798
3799                 if (start_pfn < end_pfn)
3800                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
3801                                           PFN_PHYS(start_pfn),
3802                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
3803         }
3804 }
3805
3806 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3807                                    int nr_range, int nid)
3808 {
3809         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3810         int i;
3811
3812         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3813         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL)
3814                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start_pfn, end_pfn);
3815         return nr_range;
3816 }
3817
3818 /**
3819  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3820  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3821  *
3822  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3823  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3824  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3825  */
3826 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3827 {
3828         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3829         int i, this_nid;
3830
3831         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
3832                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
3833 }
3834
3835 /**
3836  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3837  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3838  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3839  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3840  *
3841  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3842  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3843  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3844  * PFNs will be 0.
3845  */
3846 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3847                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3848 {
3849         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
3850         int i;
3851
3852         *start_pfn = -1UL;
3853         *end_pfn = 0;
3854
3855         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
3856                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
3857                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
3858         }
3859
3860         if (*start_pfn == -1UL)
3861                 *start_pfn = 0;
3862 }
3863
3864 /*
3865  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3866  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3867  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3868  */
3869 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3870 {
3871         int zone_index;
3872         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3873                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3874                         continue;
3875
3876                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3877                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3878                         break;
3879         }
3880
3881         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3882         movable_zone = zone_index;
3883 }
3884
3885 /*
3886  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3887  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
3888  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3889  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3890  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3891  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3892  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3893  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3894  */
3895 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3896                                         unsigned long zone_type,
3897                                         unsigned long node_start_pfn,
3898                                         unsigned long node_end_pfn,
3899                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3900                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3901 {
3902         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3903         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3904                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3905                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3906                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3907                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3908                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3909
3910                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3911                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3912                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3913                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3914
3915                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3916                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3917                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3918         }
3919 }
3920
3921 /*
3922  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3923  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3924  */
3925 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3926                                         unsigned long zone_type,
3927                                         unsigned long *ignored)
3928 {
3929         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3930         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3931
3932         /* Get the start and end of the node and zone */
3933         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3934         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3935         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3936         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3937                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3938                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3939
3940         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3941         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3942                 return 0;
3943
3944         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3945         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3946         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3947
3948         /* Return the spanned pages */
3949         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3950 }
3951
3952 /*
3953  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3954  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3955  */
3956 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3957                                 unsigned long range_start_pfn,
3958                                 unsigned long range_end_pfn)
3959 {
3960         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
3961         unsigned long start_pfn, end_pfn;
3962         int i;
3963
3964         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
3965                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
3966                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
3967                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
3968         }
3969         return nr_absent;
3970 }
3971
3972 /**
3973  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3974  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3975  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3976  *
3977  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3978  */
3979 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3980                                                         unsigned long end_pfn)
3981 {
3982         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3983 }
3984
3985 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3986 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3987                                         unsigned long zone_type,
3988                                         unsigned long *ignored)
3989 {
3990         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3991         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3992         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3993         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3994
3995         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3996         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
3997         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
3998
3999         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4000                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4001                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4002         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4003 }
4004
4005 #else
4006 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4007                                         unsigned long zone_type,
4008                                         unsigned long *zones_size)
4009 {
4010         return zones_size[zone_type];
4011 }
4012
4013 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4014                                                 unsigned long zone_type,
4015                                                 unsigned long *zholes_size)
4016 {
4017         if (!zholes_size)
4018                 return 0;
4019
4020         return zholes_size[zone_type];
4021 }
4022
4023 #endif
4024
4025 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4026                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4027 {
4028         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4029         enum zone_type i;
4030
4031         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4032                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4033                                                                 zones_size);
4034         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4035
4036         realtotalpages = totalpages;
4037         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4038                 realtotalpages -=
4039                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4040                                                                 zholes_size);
4041         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4042         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4043                                                         realtotalpages);
4044 }
4045
4046 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4047 /*
4048  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4049  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4050  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4051  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4052  * bytes.
4053  */
4054 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4055 {
4056         unsigned long usemapsize;
4057
4058         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4059         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4060         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4061         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4062
4063         return usemapsize / 8;
4064 }
4065
4066 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4067                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4068 {
4069         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4070         zone->pageblock_flags = NULL;
4071         if (usemapsize)
4072                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4073                                                                    usemapsize);
4074 }
4075 #else
4076 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4077                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4078 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4079
4080 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4081
4082 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4083 static inline int pageblock_default_order(void)
4084 {
4085         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4086                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4087
4088         return MAX_ORDER-1;
4089 }
4090
4091 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4092 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4093 {
4094         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4095         if (pageblock_order)
4096                 return;
4097
4098         /*
4099          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4100          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4101          */
4102         pageblock_order = order;
4103 }
4104 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4105
4106 /*
4107  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4108  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4109  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4110  * pageblock_order based on the kernel config
4111  */
4112 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4113 {
4114         return MAX_ORDER-1;
4115 }
4116 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4117
4118 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4119
4120 /*
4121  * Set up the zone data structures:
4122  *   - mark all pages reserved
4123  *   - mark all memory queues empty
4124  *   - clear the memory bitmaps
4125  */
4126 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4127                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4128 {
4129         enum zone_type j;
4130         int nid = pgdat->node_id;
4131         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4132         int ret;
4133
4134         pgdat_resize_init(pgdat);
4135         pgdat->nr_zones = 0;
4136         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4137         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4138         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4139         
4140         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4141                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4142                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4143                 enum lru_list l;
4144
4145                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4146                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4147                                                                 zholes_size);
4148
4149                 /*
4150                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4151                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4152                  * and per-cpu initialisations
4153                  */
4154                 memmap_pages =
4155                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4156                 if (realsize >= memmap_pages) {
4157                         realsize -= memmap_pages;
4158                         if (memmap_pages)
4159                                 printk(KERN_DEBUG
4160                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4161                                        zone_names[j], memmap_pages);
4162                 } else
4163                         printk(KERN_WARNING
4164                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4165                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4166
4167                 /* Account for reserved pages */
4168                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4169                         realsize -= dma_reserve;
4170                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4171                                         zone_names[0], dma_reserve);
4172                 }
4173
4174                 if (!is_highmem_idx(j))
4175                         nr_kernel_pages += realsize;
4176                 nr_all_pages += realsize;
4177
4178                 zone->spanned_pages = size;
4179                 zone->present_pages = realsize;
4180 #ifdef CONFIG_NUMA
4181                 zone->node = nid;
4182                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4183                                                 / 100;
4184                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4185 #endif
4186                 zone->name = zone_names[j];
4187                 spin_lock_init(&zone->lock);
4188                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4189                 zone_seqlock_init(zone);
4190                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4191
4192                 zone_pcp_init(zone);
4193                 for_each_lru(l)
4194                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4195                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4196                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4197                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4198                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4199                 zap_zone_vm_stats(zone);
4200                 zone->flags = 0;
4201                 if (!size)
4202                         continue;
4203
4204                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4205                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4206                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4207                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4208                 BUG_ON(ret);
4209                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4210                 zone_start_pfn += size;
4211         }
4212 }
4213
4214 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4215 {
4216         /* Skip empty nodes */
4217         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4218                 return;
4219
4220 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4221         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4222         if (!pgdat->node_mem_map) {
4223                 unsigned long size, start, end;
4224                 struct page *map;
4225
4226                 /*
4227                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4228                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4229                  * for the buddy allocator to function correctly.
4230                  */
4231                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4232                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4233                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4234                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4235                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4236                 if (!map)
4237                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4238                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4239         }
4240 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4241         /*
4242          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4243          */
4244         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4245                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4246 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4247                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4248                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4249 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4250         }
4251 #endif
4252 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4253 }
4254
4255 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4256                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4257 {
4258         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4259
4260         pgdat->node_id = nid;
4261         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4262         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4263
4264         alloc_node_mem_map(pgdat);
4265 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4266         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4267                 nid, (unsigned long)pgdat,
4268                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4269 #endif
4270
4271         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4272 }
4273
4274 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4275
4276 #if MAX_NUMNODES > 1
4277 /*
4278  * Figure out the number of possible node ids.
4279  */
4280 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4281 {
4282         unsigned int node;
4283         unsigned int highest = 0;
4284
4285         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4286                 highest = node;
4287         nr_node_ids = highest + 1;
4288 }
4289 #else
4290 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4291 {
4292 }
4293 #endif
4294
4295 #ifndef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4296 /*
4297  * Common iterator interface used to define for_each_mem_pfn_range().
4298  */
4299 void __meminit __next_mem_pfn_range(int *idx, int nid,
4300                                     unsigned long *out_start_pfn,
4301                                     unsigned long *out_end_pfn, int *out_nid)
4302 {
4303         struct node_active_region *r = NULL;
4304
4305         while (++*idx < nr_nodemap_entries) {
4306                 if (nid == MAX_NUMNODES || nid == early_node_map[*idx].nid) {
4307                         r = &early_node_map[*idx];
4308                         break;
4309                 }
4310         }
4311         if (!r) {
4312                 *idx = -1;
4313                 return;
4314         }
4315
4316         if (out_start_pfn)
4317                 *out_start_pfn = r->start_pfn;
4318         if (out_end_pfn)
4319                 *out_end_pfn = r->end_pfn;
4320         if (out_nid)
4321                 *out_nid = r->nid;
4322 }
4323
4324 /**
4325  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4326  * @nid: The node ID the range resides on
4327  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4328  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4329  *
4330  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4331  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4332  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4333  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4334  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4335  */
4336 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4337                                                 unsigned long end_pfn)
4338 {
4339         int i;
4340
4341         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4342                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4343                         "%d entries of %d used\n",
4344                         nid, start_pfn, end_pfn,
4345                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4346
4347         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4348
4349         /* Merge with existing active regions if possible */
4350         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4351                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4352                         continue;
4353
4354                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4355                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4356                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4357                         return;
4358
4359                 /* Merge forward if suitable */
4360                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4361                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4362                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4363                         return;
4364                 }
4365
4366                 /* Merge backward if suitable */
4367                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4368                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4369                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4370                         return;
4371                 }
4372         }
4373
4374         /* Check that early_node_map is large enough */
4375         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4376                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4377                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4378                 return;
4379         }
4380
4381         early_node_map[i].nid = nid;
4382         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4383         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4384         nr_nodemap_entries = i + 1;
4385 }
4386
4387 /**
4388  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4389  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4390  * @start_pfn: The new PFN of the range
4391  * @end_pfn: The new PFN of the range
4392  *
4393  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4394  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4395  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4396  * range.
4397  */
4398 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4399                                 unsigned long end_pfn)
4400 {
4401         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4402         int i, j;
4403         int removed = 0;
4404
4405         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4406                           nid, start_pfn, end_pfn);
4407
4408         /* Find the old active region end and shrink */
4409         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4410                 if (this_start_pfn >= start_pfn && this_end_pfn <= end_pfn) {
4411                         /* clear it */
4412                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4413                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4414                         removed = 1;
4415                         continue;
4416                 }
4417                 if (this_start_pfn < start_pfn && this_end_pfn > start_pfn) {
4418                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4419                         if (this_end_pfn > end_pfn)
4420                                 add_active_range(nid, end_pfn, this_end_pfn);
4421                         continue;
4422                 }
4423                 if (this_start_pfn >= start_pfn && this_end_pfn > end_pfn &&
4424                     this_start_pfn < end_pfn) {
4425                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4426                         continue;
4427                 }
4428         }
4429
4430         if (!removed)
4431                 return;
4432
4433         /* remove the blank ones */
4434         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4435                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4436                         continue;
4437                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4438                         continue;
4439                 /* we found it, get rid of it */
4440                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4441                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4442                                 sizeof(early_node_map[j]));
4443                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4444                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4445                 nr_nodemap_entries--;
4446         }
4447 }
4448
4449 /**
4450  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4451  *
4452  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4453  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4454  * all currently registered regions.
4455  */
4456 void __init remove_all_active_ranges(void)
4457 {
4458         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4459         nr_nodemap_entries = 0;
4460 }
4461
4462 /* Compare two active node_active_regions */
4463 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4464 {
4465         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4466         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4467
4468         /* Done this way to avoid overflows */
4469         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4470                 return 1;
4471         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4472                 return -1;
4473
4474         return 0;
4475 }
4476
4477 /* sort the node_map by start_pfn */
4478 void __init sort_node_map(void)
4479 {
4480         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4481                         sizeof(struct node_active_region),
4482                         cmp_node_active_region, NULL);
4483 }
4484 #else /* !CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4485 static inline void sort_node_map(void)
4486 {
4487 }
4488 #endif
4489
4490 /**
4491  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4492  *
4493  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4494  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4495  * all the nodes.
4496  *
4497  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4498  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4499  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4500  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4501  *
4502  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4503  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4504  * populated node map.
4505  *
4506  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4507  * requirement (single node).
4508  */
4509 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4510 {
4511         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4512         unsigned long start, end, mask;
4513         int last_nid = -1;
4514         int i, nid;
4515
4516         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4517                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4518                         last_nid = nid;
4519                         last_end = end;
4520                         continue;
4521                 }
4522
4523                 /*
4524                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4525                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4526                  * too coarse to separate the current node from the last.
4527                  */
4528                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4529                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4530                         mask <<= 1;
4531
4532                 /* accumulate all internode masks */
4533                 accl_mask |= mask;
4534         }
4535
4536         /* convert mask to number of pages */
4537         return ~accl_mask + 1;
4538 }
4539
4540 /* Find the lowest pfn for a node */
4541 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4542 {
4543         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4544         unsigned long start_pfn;
4545         int i;
4546
4547         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4548                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4549
4550         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4551                 printk(KERN_WARNING
4552                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4553                 return 0;
4554         }
4555
4556         return min_pfn;
4557 }
4558
4559 /**
4560  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4561  *
4562  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4563  * add_active_range().
4564  */
4565 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4566 {
4567         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4568 }
4569
4570 /*
4571  * early_calculate_totalpages()
4572  * Sum pages in active regions for movable zone.
4573  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4574  */
4575 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4576 {
4577         unsigned long totalpages = 0;
4578         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4579         int i, nid;
4580
4581         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4582                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4583
4584                 totalpages += pages;
4585                 if (pages)
4586                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4587         }
4588         return totalpages;
4589 }
4590
4591 /*
4592  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4593  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4594  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4595  * others
4596  */
4597 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4598 {
4599         int i, nid;
4600         unsigned long usable_startpfn;
4601         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4602         /* save the state before borrow the nodemask */
4603         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4604         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4605         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4606
4607         /*
4608          * If movablecore was specified, calculate what size of
4609          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4610          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4611          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4612          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4613          * what movablecore would have allowed.
4614          */
4615         if (required_movablecore) {
4616                 unsigned long corepages;
4617
4618                 /*
4619                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4620                  * was requested by the user
4621                  */
4622                 required_movablecore =
4623                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4624                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4625
4626                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4627         }
4628
4629         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4630         if (!required_kernelcore)
4631                 goto out;
4632
4633         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4634         find_usable_zone_for_movable();
4635         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4636
4637 restart:
4638         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4639         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4640         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4641                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4642
4643                 /*
4644                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4645                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4646                  * amount of memory for the kernel
4647                  */
4648                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4649                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4650
4651                 /*
4652                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4653                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4654                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4655                  */
4656                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4657
4658                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4659                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4660                         unsigned long size_pages;
4661
4662                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4663                         if (start_pfn >= end_pfn)
4664                                 continue;
4665
4666                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4667                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4668                                 unsigned long kernel_pages;
4669                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4670                                                                 - start_pfn;
4671
4672                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4673                                                         kernelcore_remaining);
4674                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4675                                                         required_kernelcore);
4676
4677                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4678                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4679
4680                                         /*
4681                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4682                                          * that if we have to rebalance
4683                                          * kernelcore across nodes, we will
4684                                          * not double account here
4685                                          */
4686                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4687                                         continue;
4688                                 }
4689                                 start_pfn = usable_startpfn;
4690                         }
4691
4692                         /*
4693                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4694                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4695                          * number of pages used as kernelcore
4696                          */
4697                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4698                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4699                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4700                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4701
4702                         /*
4703                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4704                          * break if the kernelcore for this node has been
4705                          * satisified
4706                          */
4707                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4708                                                                 size_pages);
4709                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4710                         if (!kernelcore_remaining)
4711                                 break;
4712                 }
4713         }
4714
4715         /*
4716          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4717          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4718          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4719          * satisified
4720          */
4721         usable_nodes--;
4722         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4723                 goto restart;
4724
4725         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4726         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4727                 zone_movable_pfn[nid] =
4728                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4729
4730 out:
4731         /* restore the node_state */
4732         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4733 }
4734
4735 /* Any regular memory on that node ? */
4736 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4737 {
4738 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4739         enum zone_type zone_type;
4740
4741         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4742                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4743                 if (zone->present_pages)
4744                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4745         }
4746 #endif
4747 }
4748
4749 /**
4750  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4751  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4752  *
4753  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4754  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4755  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4756  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4757  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4758  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4759  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4760  * at arch_max_dma_pfn.
4761  */
4762 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4763 {
4764         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4765         int i, nid;
4766
4767         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4768         sort_node_map();
4769
4770         /* Record where the zone boundaries are */
4771         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4772                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4773         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4774                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4775         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4776         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4777         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4778                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4779                         continue;
4780                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4781                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4782                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4783                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4784         }
4785         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4786         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4787
4788         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4789         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4790         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4791
4792         /* Print out the zone ranges */
4793         printk("Zone PFN ranges:\n");
4794         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4795                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4796                         continue;
4797                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4798                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4799                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4800                         printk("empty\n");
4801                 else
4802                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4803                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4804                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4805         }
4806
4807         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4808         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4809         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4810                 if (zone_movable_pfn[i])
4811                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4812         }
4813
4814         /* Print out the early_node_map[] */
4815         printk("Early memory PFN ranges\n");
4816         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4817                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", nid, start_pfn, end_pfn);
4818
4819         /* Initialise every node */
4820         mminit_verify_pageflags_layout();
4821         setup_nr_node_ids();
4822         for_each_online_node(nid) {
4823                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4824                 free_area_init_node(nid, NULL,
4825                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4826
4827                 /* Any memory on that node */
4828                 if (pgdat->node_present_pages)
4829                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4830                 check_for_regular_memory(pgdat);
4831         }
4832 }
4833
4834 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4835 {
4836         unsigned long long coremem;
4837         if (!p)
4838                 return -EINVAL;
4839
4840         coremem = memparse(p, &p);
4841         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4842
4843         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4844         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4845
4846         return 0;
4847 }
4848
4849 /*
4850  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4851  * cannot be reclaimed or migrated.
4852  */
4853 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4854 {
4855         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4856 }
4857
4858 /*
4859  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4860  * can be reclaimed or migrated.
4861  */
4862 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4863 {
4864         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4865 }
4866
4867 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4868 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4869
4870 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4871
4872 /**
4873  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4874  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4875  *
4876  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4877  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4878  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4879  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4880  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4881  * smaller per-cpu batchsize.
4882  */
4883 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4884 {
4885         dma_reserve = new_dma_reserve;
4886 }
4887
4888 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4889 {
4890         free_area_init_node(0, zones_size,
4891                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4892 }
4893
4894 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4895                                  unsigned long action, void *hcpu)
4896 {
4897         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4898
4899         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4900                 drain_pages(cpu);
4901
4902                 /*
4903                  * Spill the event counters of the dead processor
4904                  * into the current processors event counters.
4905                  * This artificially elevates the count of the current
4906                  * processor.
4907                  */
4908                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4909
4910                 /*
4911                  * Zero the differential counters of the dead processor
4912                  * so that the vm statistics are consistent.
4913                  *
4914                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4915                  * race with what we are doing.
4916                  */
4917                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4918         }
4919         return NOTIFY_OK;
4920 }
4921
4922 void __init page_alloc_init(void)
4923 {
4924         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4925 }
4926
4927 /*
4928  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4929  *      or min_free_kbytes changes.
4930  */
4931 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4932 {
4933         struct pglist_data *pgdat;
4934         unsigned long reserve_pages = 0;
4935         enum zone_type i, j;
4936
4937         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4938                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4939                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4940                         unsigned long max = 0;
4941
4942                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4943                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4944                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4945                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4946                         }
4947
4948                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4949                         max += high_wmark_pages(zone);
4950
4951                         if (max > zone->present_pages)
4952                                 max = zone->present_pages;
4953                         reserve_pages += max;
4954                 }
4955         }
4956         totalreserve_pages = reserve_pages;
4957 }
4958
4959 /*
4960  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4961  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4962  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4963  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4964  */
4965 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4966 {
4967         struct pglist_data *pgdat;
4968         enum zone_type j, idx;
4969
4970         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4971                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4972                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4973                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4974
4975                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4976
4977                         idx = j;
4978                         while (idx) {
4979                                 struct zone *lower_zone;
4980
4981                                 idx--;
4982
4983                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4984                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4985
4986                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4987                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4988                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4989                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4990                         }
4991                 }
4992         }
4993
4994         /* update totalreserve_pages */
4995         calculate_totalreserve_pages();
4996 }
4997
4998 /**
4999  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5000  * or when memory is hot-{added|removed}
5001  *
5002  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5003  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5004  */
5005 void setup_per_zone_wmarks(void)
5006 {
5007         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5008         unsigned long lowmem_pages = 0;
5009         struct zone *zone;
5010         unsigned long flags;
5011
5012         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5013         for_each_zone(zone) {
5014                 if (!is_highmem(zone))
5015                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5016         }
5017
5018         for_each_zone(zone) {
5019                 u64 tmp;
5020
5021                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5022                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5023                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5024                 if (is_highmem(zone)) {
5025                         /*
5026                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5027                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5028                          * value here.
5029                          *
5030                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5031                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5032                          * not be capped for highmem.
5033                          */
5034                         int min_pages;
5035
5036                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5037                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5038                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5039                         if (min_pages > 128)
5040                                 min_pages = 128;
5041                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5042                 } else {
5043                         /*
5044                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5045                          * proportionate to the zone's size.
5046                          */
5047                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5048                 }
5049
5050                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5051                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5052                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5053                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5054         }
5055
5056         /* update totalreserve_pages */
5057         calculate_totalreserve_pages();
5058 }
5059
5060 /*
5061  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5062  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5063  * to be referenced again before it is swapped out.
5064  *
5065  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5066  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5067  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5068  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5069  *
5070  * total     target    max
5071  * memory    ratio     inactive anon
5072  * -------------------------------------
5073  *   10MB       1         5MB
5074  *  100MB       1        50MB
5075  *    1GB       3       250MB
5076  *   10GB      10       0.9GB
5077  *  100GB      31         3GB
5078  *    1TB     101        10GB
5079  *   10TB     320        32GB
5080  */
5081 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5082 {
5083         unsigned int gb, ratio;
5084
5085         /* Zone size in gigabytes */
5086         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5087         if (gb)
5088                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5089         else
5090                 ratio = 1;
5091
5092         zone->inactive_ratio = ratio;
5093 }
5094
5095 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5096 {
5097         struct zone *zone;
5098
5099         for_each_zone(zone)
5100                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5101 }
5102
5103 /*
5104  * Initialise min_free_kbytes.
5105  *
5106  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5107  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5108  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5109  *
5110  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5111  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5112  *
5113  * which yields
5114  *
5115  * 16MB:        512k
5116  * 32MB:        724k
5117  * 64MB:        1024k
5118  * 128MB:       1448k
5119  * 256MB:       2048k
5120  * 512MB:       2896k
5121  * 1024MB:      4096k
5122  * 2048MB:      5792k
5123  * 4096MB:      8192k
5124  * 8192MB:      11584k
5125  * 16384MB:     16384k
5126  */
5127 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5128 {
5129         unsigned long lowmem_kbytes;
5130
5131         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5132
5133         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5134         if (min_free_kbytes < 128)
5135                 min_free_kbytes = 128;
5136         if (min_free_kbytes > 65536)
5137                 min_free_kbytes = 65536;
5138         setup_per_zone_wmarks();
5139         refresh_zone_stat_thresholds();
5140         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5141         setup_per_zone_inactive_ratio();
5142         return 0;
5143 }
5144 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5145
5146 /*
5147  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5148  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5149  *      changes.
5150  */
5151 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5152         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5153 {
5154         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5155         if (write)
5156                 setup_per_zone_wmarks();
5157         return 0;
5158 }
5159
5160 #ifdef CONFIG_NUMA
5161 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5162         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5163 {
5164         struct zone *zone;
5165         int rc;
5166
5167         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5168         if (rc)
5169                 return rc;
5170
5171         for_each_zone(zone)
5172                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5173                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5174         return 0;
5175 }
5176
5177 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5178         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5179 {
5180         struct zone *zone;
5181         int rc;
5182
5183         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5184         if (rc)
5185                 return rc;
5186
5187         for_each_zone(zone)
5188                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5189                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5190         return 0;
5191 }
5192 #endif
5193
5194 /*
5195  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5196  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5197  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5198  *
5199  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5200  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5201  * if in function of the boot time zone sizes.
5202  */
5203 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5204         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5205 {
5206         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5207         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5208         return 0;
5209 }
5210
5211 /*
5212  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5213  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5214  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5215  */
5216
5217 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5218         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5219 {
5220         struct zone *zone;
5221         unsigned int cpu;
5222         int ret;
5223
5224         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5225         if (!write || (ret == -EINVAL))
5226                 return ret;
5227         for_each_populated_zone(zone) {
5228                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5229                         unsigned long  high;
5230                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5231                         setup_pagelist_highmark(
5232                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5233                 }
5234         }
5235         return 0;
5236 }
5237
5238 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5239
5240 #ifdef CONFIG_NUMA
5241 static int __init set_hashdist(char *str)
5242 {
5243         if (!str)
5244                 return 0;
5245         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5246         return 1;
5247 }
5248 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5249 #endif
5250
5251 /*
5252  * allocate a large system hash table from bootmem
5253  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5254  *   quantity of entries
5255  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5256  */
5257 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5258                                      unsigned long bucketsize,
5259                                      unsigned long numentries,
5260                                      int scale,
5261                                      int flags,
5262                                      unsigned int *_hash_shift,
5263                                      unsigned int *_hash_mask,
5264                                      unsigned long limit)
5265 {
5266         unsigned long long max = limit;
5267         unsigned long log2qty, size;
5268         void *table = NULL;
5269
5270         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5271         if (!numentries) {
5272                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5273                 numentries = nr_kernel_pages;
5274                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5275                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5276                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5277
5278                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5279                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5280                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5281                 else
5282                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5283
5284                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5285                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5286                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5287                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5288                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5289                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5290                                 BUG_ON(!numentries);
5291                         }
5292                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5293                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5294         }
5295         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5296
5297         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5298         if (max == 0) {
5299                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5300                 do_div(max, bucketsize);
5301         }
5302
5303         if (numentries > max)
5304                 numentries = max;
5305
5306         log2qty = ilog2(numentries);
5307
5308         do {
5309                 size = bucketsize << log2qty;
5310                 if (flags & HASH_EARLY)
5311                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5312                 else if (hashdist)
5313                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5314                 else {
5315                         /*
5316                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5317                          * some pages at the end of hash table which
5318                          * alloc_pages_exact() automatically does
5319                          */
5320                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5321                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5322                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5323                         }
5324                 }
5325         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5326
5327         if (!table)
5328                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5329
5330         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5331                tablename,
5332                (1UL << log2qty),
5333                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5334                size);
5335
5336         if (_hash_shift)
5337                 *_hash_shift = log2qty;
5338         if (_hash_mask)
5339                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5340
5341         return table;
5342 }
5343
5344 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5345 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5346                                                         unsigned long pfn)
5347 {
5348 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5349         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5350 #else
5351         return zone->pageblock_flags;
5352 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5353 }
5354
5355 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5356 {
5357 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5358         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5359         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5360 #else
5361         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5362         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5363 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5364 }
5365
5366 /**
5367  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5368  * @page: The page within the block of interest
5369  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5370  * @end_bitidx: The last bit of interest
5371  * returns pageblock_bits flags
5372  */
5373 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5374                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5375 {
5376         struct zone *zone;
5377         unsigned long *bitmap;
5378         unsigned long pfn, bitidx;
5379         unsigned long flags = 0;
5380         unsigned long value = 1;
5381
5382         zone = page_zone(page);
5383         pfn = page_to_pfn(page);
5384         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5385         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5386
5387         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5388                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5389                         flags |= value;
5390
5391         return flags;
5392 }
5393
5394 /**
5395  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5396  * @page: The page within the block of interest
5397  * @start_bitidx: The first bit of interest
5398  * @end_bitidx: The last bit of interest
5399  * @flags: The flags to set
5400  */
5401 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5402                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5403 {
5404         struct zone *zone;
5405         unsigned long *bitmap;
5406         unsigned long pfn, bitidx;
5407         unsigned long value = 1;
5408
5409         zone = page_zone(page);
5410         pfn = page_to_pfn(page);
5411         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5412         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5413         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5414         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5415
5416         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5417                 if (flags & value)
5418                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5419                 else
5420                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5421 }
5422
5423 /*
5424  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5425  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5426  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5427  */
5428
5429 static int
5430 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5431 {
5432         unsigned long pfn, iter, found;
5433         /*
5434          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5435          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5436          */
5437         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5438                 return true;
5439
5440         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5441                 return true;
5442
5443         pfn = page_to_pfn(page);
5444         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5445                 unsigned long check = pfn + iter;
5446
5447                 if (!pfn_valid_within(check))
5448                         continue;
5449
5450                 page = pfn_to_page(check);
5451                 if (!page_count(page)) {
5452                         if (PageBuddy(page))
5453                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5454                         continue;
5455                 }
5456                 if (!PageLRU(page))
5457                         found++;
5458                 /*
5459                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5460                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5461                  * and it still to be fixed.
5462                  */
5463                 /*
5464                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5465                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5466                  *
5467                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5468                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5469                  * page at boot.
5470                  */
5471                 if (found > count)
5472                         return false;
5473         }
5474         return true;
5475 }
5476
5477 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5478 {
5479         struct zone *zone = page_zone(page);
5480         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5481 }
5482
5483 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5484 {
5485         struct zone *zone;
5486         unsigned long flags, pfn;
5487         struct memory_isolate_notify arg;
5488         int notifier_ret;
5489         int ret = -EBUSY;
5490
5491         zone = page_zone(page);
5492
5493         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5494
5495         pfn = page_to_pfn(page);
5496         arg.start_pfn = pfn;
5497         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5498         arg.pages_found = 0;
5499
5500         /*
5501          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5502          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5503          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5504          * number of pages in a range that are held by the balloon
5505          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5506          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5507          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5508          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5509          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5510          */
5511         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5512         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5513         if (notifier_ret)
5514                 goto out;
5515         /*
5516          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5517          * We just check MOVABLE pages.
5518          */
5519         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5520                 ret = 0;
5521
5522         /*
5523          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5524          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5525          */
5526
5527 out:
5528         if (!ret) {
5529                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5530                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5531         }
5532
5533         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5534         if (!ret)
5535                 drain_all_pages();
5536         return ret;
5537 }
5538
5539 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5540 {
5541         struct zone *zone;
5542         unsigned long flags;
5543         zone = page_zone(page);
5544         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5545         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5546                 goto out;
5547         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5548         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5549 out:
5550         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5551 }
5552
5553 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5554 /*
5555  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5556  */
5557 void
5558 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5559 {
5560         struct page *page;
5561         struct zone *zone;
5562         int order, i;
5563         unsigned long pfn;
5564         unsigned long flags;
5565         /* find the first valid pfn */
5566         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5567                 if (pfn_valid(pfn))
5568                         break;
5569         if (pfn == end_pfn)
5570                 return;
5571         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5572         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5573         pfn = start_pfn;
5574         while (pfn < end_pfn) {
5575                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5576                         pfn++;
5577                         continue;
5578                 }
5579                 page = pfn_to_page(pfn);
5580                 BUG_ON(page_count(page));
5581                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5582                 order = page_order(page);
5583 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5584                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5585                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5586 #endif
5587                 list_del(&page->lru);
5588                 rmv_page_order(page);
5589                 zone->free_area[order].nr_free--;
5590                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5591                                       - (1UL << order));
5592                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5593                         SetPageReserved((page+i));
5594                 pfn += (1 << order);
5595         }
5596         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5597 }
5598 #endif
5599
5600 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5601 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5602 {
5603         struct zone *zone = page_zone(page);
5604         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5605         unsigned long flags;
5606         int order;
5607
5608         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5609         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5610                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5611
5612                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5613                         break;
5614         }
5615         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5616
5617         return order < MAX_ORDER;
5618 }
5619 #endif
5620
5621 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5622         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5623         {1UL << PG_error,               "error"         },
5624         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5625         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5626         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5627         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5628         {1UL << PG_active,              "active"        },
5629         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5630         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5631         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5632         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5633         {1UL << PG_private,             "private"       },
5634         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5635         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5636 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5637         {1UL << PG_head,                "head"          },
5638         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5639 #else
5640         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5641 #endif
5642         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5643         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5644         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5645         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5646         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5647 #ifdef CONFIG_MMU
5648         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5649 #endif
5650 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5651         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5652 #endif
5653 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5654         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5655 #endif
5656         {-1UL,                          NULL            },
5657 };
5658
5659 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5660 {
5661         const char *delim = "";
5662         unsigned long mask;
5663         int i;
5664
5665         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5666
5667         /* remove zone id */
5668         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5669
5670         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5671
5672                 mask = pageflag_names[i].mask;
5673                 if ((flags & mask) != mask)
5674                         continue;
5675
5676                 flags &= ~mask;
5677                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5678                 delim = "|";
5679         }
5680
5681         /* check for left over flags */
5682         if (flags)
5683                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5684
5685         printk(")\n");
5686 }
5687
5688 void dump_page(struct page *page)
5689 {
5690         printk(KERN_ALERT
5691                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5692                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5693                 page->mapping, page->index);
5694         dump_page_flags(page->flags);
5695         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5696 }