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