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