mm: avoid livelock on !__GFP_FS allocations
[pandora-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_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
192   /*
193    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
194    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
195    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
196    * so the number of times add_active_range() can be called is
197    * related to the number of nodes and the number of holes
198    */
199   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
200     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
201     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
202   #else
203     #if MAX_NUMNODES >= 32
204       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
205       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
206     #else
207       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
208       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
209     #endif
210   #endif
211
212   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
213   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
214   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
215   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
217   static unsigned long __initdata required_movablecore;
218   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
219
220   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
221   int movable_zone;
222   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
223 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
224
225 #if MAX_NUMNODES > 1
226 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
227 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
228 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
229 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
230 #endif
231
232 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
233
234 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
235 {
236
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
238                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
239
240         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
241                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
242 }
243
244 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
245
246 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
247 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
248 {
249         int ret = 0;
250         unsigned seq;
251         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
252
253         do {
254                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
255                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
256                         ret = 1;
257                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
258                         ret = 1;
259         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
260
261         return ret;
262 }
263
264 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
265 {
266         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
267                 return 0;
268         if (zone != page_zone(page))
269                 return 0;
270
271         return 1;
272 }
273 /*
274  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
275  */
276 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
277 {
278         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
279                 return 1;
280         if (!page_is_consistent(zone, page))
281                 return 1;
282
283         return 0;
284 }
285 #else
286 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
287 {
288         return 0;
289 }
290 #endif
291
292 static void bad_page(struct page *page)
293 {
294         static unsigned long resume;
295         static unsigned long nr_shown;
296         static unsigned long nr_unshown;
297
298         /* Don't complain about poisoned pages */
299         if (PageHWPoison(page)) {
300                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
301                 return;
302         }
303
304         /*
305          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
306          * or allow a steady drip of one report per second.
307          */
308         if (nr_shown == 60) {
309                 if (time_before(jiffies, resume)) {
310                         nr_unshown++;
311                         goto out;
312                 }
313                 if (nr_unshown) {
314                         printk(KERN_ALERT
315                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
316                                 nr_unshown);
317                         nr_unshown = 0;
318                 }
319                 nr_shown = 0;
320         }
321         if (nr_shown++ == 0)
322                 resume = jiffies + 60 * HZ;
323
324         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
325                 current->comm, page_to_pfn(page));
326         dump_page(page);
327
328         print_modules();
329         dump_stack();
330 out:
331         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
332         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
333         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
334 }
335
336 /*
337  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
338  *
339  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
340  *
341  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
342  *
343  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
344  * the head page (even the head page has this).
345  *
346  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
347  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
348  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
349  */
350
351 static void free_compound_page(struct page *page)
352 {
353         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
354 }
355
356 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
357 {
358         int i;
359         int nr_pages = 1 << order;
360
361         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
362         set_compound_order(page, order);
363         __SetPageHead(page);
364         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
365                 struct page *p = page + i;
366                 __SetPageTail(p);
367                 set_page_count(p, 0);
368                 p->first_page = page;
369         }
370 }
371
372 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
373 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
374 {
375         int i;
376         int nr_pages = 1 << order;
377         int bad = 0;
378
379         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
380             unlikely(!PageHead(page))) {
381                 bad_page(page);
382                 bad++;
383         }
384
385         __ClearPageHead(page);
386
387         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
388                 struct page *p = page + i;
389
390                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
391                         bad_page(page);
392                         bad++;
393                 }
394                 __ClearPageTail(p);
395         }
396
397         return bad;
398 }
399
400 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
401 {
402         int i;
403
404         /*
405          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
406          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
407          */
408         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
409         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
410                 clear_highpage(page + i);
411 }
412
413 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
414 {
415         set_page_private(page, order);
416         __SetPageBuddy(page);
417 }
418
419 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
420 {
421         __ClearPageBuddy(page);
422         set_page_private(page, 0);
423 }
424
425 /*
426  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
427  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
428  *
429  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
430  * the following equation:
431  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
432  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
433  * 1 buddy is #10:
434  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
435  *
436  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
437  * satisfies the following equation:
438  *     P = B & ~(1 << O)
439  *
440  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
441  */
442 static inline unsigned long
443 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
444 {
445         return page_idx ^ (1 << order);
446 }
447
448 /*
449  * This function checks whether a page is free && is the buddy
450  * we can do coalesce a page and its buddy if
451  * (a) the buddy is not in a hole &&
452  * (b) the buddy is in the buddy system &&
453  * (c) a page and its buddy have the same order &&
454  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
455  *
456  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
457  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
458  *
459  * For recording page's order, we use page_private(page).
460  */
461 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
462                                                                 int order)
463 {
464         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
465                 return 0;
466
467         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
468                 return 0;
469
470         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
471                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
472                 return 1;
473         }
474         return 0;
475 }
476
477 /*
478  * Freeing function for a buddy system allocator.
479  *
480  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
481  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
482  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
483  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
484  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
485  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
486  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
487  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
488  * parts of the VM system.
489  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
490  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
491  * order is recorded in page_private(page) field.
492  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
493  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
494  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
495  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
496  * triggers coalescing into a block of larger size.            
497  *
498  * -- wli
499  */
500
501 static inline void __free_one_page(struct page *page,
502                 struct zone *zone, unsigned int order,
503                 int migratetype)
504 {
505         unsigned long page_idx;
506         unsigned long combined_idx;
507         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
508         struct page *buddy;
509
510         if (unlikely(PageCompound(page)))
511                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
512                         return;
513
514         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
515
516         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
517
518         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
519         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
520
521         while (order < MAX_ORDER-1) {
522                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
523                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
524                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
525                         break;
526
527                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
528                 list_del(&buddy->lru);
529                 zone->free_area[order].nr_free--;
530                 rmv_page_order(buddy);
531                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
532                 page = page + (combined_idx - page_idx);
533                 page_idx = combined_idx;
534                 order++;
535         }
536         set_page_order(page, order);
537
538         /*
539          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
540          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
541          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
542          * that is happening, add the free page to the tail of the list
543          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
544          * as a higher order page
545          */
546         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
547                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
548                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
549                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
550                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
551                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
552                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
553                         list_add_tail(&page->lru,
554                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
555                         goto out;
556                 }
557         }
558
559         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
560 out:
561         zone->free_area[order].nr_free++;
562 }
563
564 /*
565  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
566  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
567  * free_pages_check() will verify...
568  */
569 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
570 {
571         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
572         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
573 }
574
575 static inline int free_pages_check(struct page *page)
576 {
577         if (unlikely(page_mapcount(page) |
578                 (page->mapping != NULL)  |
579                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
580                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
581                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
582                 bad_page(page);
583                 return 1;
584         }
585         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
586                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
587         return 0;
588 }
589
590 /*
591  * Frees a number of pages from the PCP lists
592  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
593  * count is the number of pages to free.
594  *
595  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
596  * see if this freeing clears that state.
597  *
598  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
599  * pinned" detection logic.
600  */
601 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
602                                         struct per_cpu_pages *pcp)
603 {
604         int migratetype = 0;
605         int batch_free = 0;
606         int to_free = count;
607
608         spin_lock(&zone->lock);
609         zone->all_unreclaimable = 0;
610         zone->pages_scanned = 0;
611
612         while (to_free) {
613                 struct page *page;
614                 struct list_head *list;
615
616                 /*
617                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
618                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
619                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
620                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
621                  * lists
622                  */
623                 do {
624                         batch_free++;
625                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
626                                 migratetype = 0;
627                         list = &pcp->lists[migratetype];
628                 } while (list_empty(list));
629
630                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
631                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
632                         batch_free = to_free;
633
634                 do {
635                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
636                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
637                         list_del(&page->lru);
638                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
639                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
640                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
641                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
642         }
643         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
644         spin_unlock(&zone->lock);
645 }
646
647 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
648                                 int migratetype)
649 {
650         spin_lock(&zone->lock);
651         zone->all_unreclaimable = 0;
652         zone->pages_scanned = 0;
653
654         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
655         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
656         spin_unlock(&zone->lock);
657 }
658
659 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
660 {
661         int i;
662         int bad = 0;
663
664         trace_mm_page_free(page, order);
665         kmemcheck_free_shadow(page, order);
666
667         if (PageAnon(page))
668                 page->mapping = NULL;
669         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
670                 bad += free_pages_check(page + i);
671         if (bad)
672                 return false;
673
674         if (!PageHighMem(page)) {
675                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
676                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
677                                            PAGE_SIZE << order);
678         }
679         arch_free_page(page, order);
680         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
681
682         return true;
683 }
684
685 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
686 {
687         unsigned long flags;
688         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
689
690         if (!free_pages_prepare(page, order))
691                 return;
692
693         local_irq_save(flags);
694         if (unlikely(wasMlocked))
695                 free_page_mlock(page);
696         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
697         free_one_page(page_zone(page), page, order,
698                                         get_pageblock_migratetype(page));
699         local_irq_restore(flags);
700 }
701
702 /*
703  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
704  */
705 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
706 {
707         if (order == 0) {
708                 __ClearPageReserved(page);
709                 set_page_count(page, 0);
710                 set_page_refcounted(page);
711                 __free_page(page);
712         } else {
713                 int loop;
714
715                 prefetchw(page);
716                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
717                         struct page *p = &page[loop];
718
719                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
720                                 prefetchw(p + 1);
721                         __ClearPageReserved(p);
722                         set_page_count(p, 0);
723                 }
724
725                 set_page_refcounted(page);
726                 __free_pages(page, order);
727         }
728 }
729
730
731 /*
732  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
733  * Please do not alter this order without good reasons and regression
734  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
735  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
736  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
737  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
738  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
739  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
740  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
741  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
742  *
743  * -- wli
744  */
745 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
746         int low, int high, struct free_area *area,
747         int migratetype)
748 {
749         unsigned long size = 1 << high;
750
751         while (high > low) {
752                 area--;
753                 high--;
754                 size >>= 1;
755                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
756                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
757                 area->nr_free++;
758                 set_page_order(&page[size], high);
759         }
760 }
761
762 /*
763  * This page is about to be returned from the page allocator
764  */
765 static inline int check_new_page(struct page *page)
766 {
767         if (unlikely(page_mapcount(page) |
768                 (page->mapping != NULL)  |
769                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
770                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
771                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
772                 bad_page(page);
773                 return 1;
774         }
775         return 0;
776 }
777
778 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
779 {
780         int i;
781
782         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
783                 struct page *p = page + i;
784                 if (unlikely(check_new_page(p)))
785                         return 1;
786         }
787
788         set_page_private(page, 0);
789         set_page_refcounted(page);
790
791         arch_alloc_page(page, order);
792         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
793
794         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
795                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
796
797         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
798                 prep_compound_page(page, order);
799
800         return 0;
801 }
802
803 /*
804  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
805  * the smallest available page from the freelists
806  */
807 static inline
808 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
809                                                 int migratetype)
810 {
811         unsigned int current_order;
812         struct free_area * area;
813         struct page *page;
814
815         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
816         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
817                 area = &(zone->free_area[current_order]);
818                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
819                         continue;
820
821                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
822                                                         struct page, lru);
823                 list_del(&page->lru);
824                 rmv_page_order(page);
825                 area->nr_free--;
826                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
827                 return page;
828         }
829
830         return NULL;
831 }
832
833
834 /*
835  * This array describes the order lists are fallen back to when
836  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
837  */
838 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
839         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
840         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
841         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
842         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
843 };
844
845 /*
846  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
847  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
848  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
849  */
850 static int move_freepages(struct zone *zone,
851                           struct page *start_page, struct page *end_page,
852                           int migratetype)
853 {
854         struct page *page;
855         unsigned long order;
856         int pages_moved = 0;
857
858 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
859         /*
860          * page_zone is not safe to call in this context when
861          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
862          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
863          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
864          * grouping pages by mobility
865          */
866         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
867 #endif
868
869         for (page = start_page; page <= end_page;) {
870                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
871                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
872
873                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
874                         page++;
875                         continue;
876                 }
877
878                 if (!PageBuddy(page)) {
879                         page++;
880                         continue;
881                 }
882
883                 order = page_order(page);
884                 list_move(&page->lru,
885                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
886                 page += 1 << order;
887                 pages_moved += 1 << order;
888         }
889
890         return pages_moved;
891 }
892
893 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
894                                 int migratetype)
895 {
896         unsigned long start_pfn, end_pfn;
897         struct page *start_page, *end_page;
898
899         start_pfn = page_to_pfn(page);
900         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
901         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
902         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
903         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
904
905         /* Do not cross zone boundaries */
906         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
907                 start_page = page;
908         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
909                 return 0;
910
911         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
912 }
913
914 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
915                                         int start_order, int migratetype)
916 {
917         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
918
919         while (nr_pageblocks--) {
920                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
921                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
922         }
923 }
924
925 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
926 static inline struct page *
927 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
928 {
929         struct free_area * area;
930         int current_order;
931         struct page *page;
932         int migratetype, i;
933
934         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
935         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
936                                                 --current_order) {
937                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
938                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
939
940                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
941                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
942                                 continue;
943
944                         area = &(zone->free_area[current_order]);
945                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
946                                 continue;
947
948                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
949                                         struct page, lru);
950                         area->nr_free--;
951
952                         /*
953                          * If breaking a large block of pages, move all free
954                          * pages to the preferred allocation list. If falling
955                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
956                          * aggressive about taking ownership of free pages
957                          */
958                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
959                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
960                                         page_group_by_mobility_disabled) {
961                                 unsigned long pages;
962                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
963                                                                 start_migratetype);
964
965                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
966                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
967                                                 page_group_by_mobility_disabled)
968                                         set_pageblock_migratetype(page,
969                                                                 start_migratetype);
970
971                                 migratetype = start_migratetype;
972                         }
973
974                         /* Remove the page from the freelists */
975                         list_del(&page->lru);
976                         rmv_page_order(page);
977
978                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
979                         if (current_order >= pageblock_order)
980                                 change_pageblock_range(page, current_order,
981                                                         start_migratetype);
982
983                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
984
985                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
986                                 start_migratetype, migratetype);
987
988                         return page;
989                 }
990         }
991
992         return NULL;
993 }
994
995 /*
996  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
997  * Call me with the zone->lock already held.
998  */
999 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1000                                                 int migratetype)
1001 {
1002         struct page *page;
1003
1004 retry_reserve:
1005         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1006
1007         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1008                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1009
1010                 /*
1011                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1012                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1013                  * and we want just one call site
1014                  */
1015                 if (!page) {
1016                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1017                         goto retry_reserve;
1018                 }
1019         }
1020
1021         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1022         return page;
1023 }
1024
1025 /* 
1026  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1027  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1028  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1029  */
1030 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1031                         unsigned long count, struct list_head *list,
1032                         int migratetype, int cold)
1033 {
1034         int i;
1035         
1036         spin_lock(&zone->lock);
1037         for (i = 0; i < count; ++i) {
1038                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1039                 if (unlikely(page == NULL))
1040                         break;
1041
1042                 /*
1043                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1044                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1045                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1046                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1047                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1048                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1049                  * properly.
1050                  */
1051                 if (likely(cold == 0))
1052                         list_add(&page->lru, list);
1053                 else
1054                         list_add_tail(&page->lru, list);
1055                 set_page_private(page, migratetype);
1056                 list = &page->lru;
1057         }
1058         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1059         spin_unlock(&zone->lock);
1060         return i;
1061 }
1062
1063 #ifdef CONFIG_NUMA
1064 /*
1065  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1066  * currently executing processor on remote nodes after they have
1067  * expired.
1068  *
1069  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1070  * a single processor.
1071  */
1072 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1073 {
1074         unsigned long flags;
1075         int to_drain;
1076
1077         local_irq_save(flags);
1078         if (pcp->count >= pcp->batch)
1079                 to_drain = pcp->batch;
1080         else
1081                 to_drain = pcp->count;
1082         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1083         pcp->count -= to_drain;
1084         local_irq_restore(flags);
1085 }
1086 #endif
1087
1088 /*
1089  * Drain pages of the indicated processor.
1090  *
1091  * The processor must either be the current processor and the
1092  * thread pinned to the current processor or a processor that
1093  * is not online.
1094  */
1095 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1096 {
1097         unsigned long flags;
1098         struct zone *zone;
1099
1100         for_each_populated_zone(zone) {
1101                 struct per_cpu_pageset *pset;
1102                 struct per_cpu_pages *pcp;
1103
1104                 local_irq_save(flags);
1105                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1106
1107                 pcp = &pset->pcp;
1108                 if (pcp->count) {
1109                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1110                         pcp->count = 0;
1111                 }
1112                 local_irq_restore(flags);
1113         }
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1118  */
1119 void drain_local_pages(void *arg)
1120 {
1121         drain_pages(smp_processor_id());
1122 }
1123
1124 /*
1125  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1126  */
1127 void drain_all_pages(void)
1128 {
1129         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1130 }
1131
1132 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1133
1134 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1135 {
1136         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1137         unsigned long flags;
1138         int order, t;
1139         struct list_head *curr;
1140
1141         if (!zone->spanned_pages)
1142                 return;
1143
1144         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1145
1146         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1147         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1148                 if (pfn_valid(pfn)) {
1149                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1150
1151                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1152                                 swsusp_unset_page_free(page);
1153                 }
1154
1155         for_each_migratetype_order(order, t) {
1156                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1157                         unsigned long i;
1158
1159                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1160                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1161                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1162                 }
1163         }
1164         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1165 }
1166 #endif /* CONFIG_PM */
1167
1168 /*
1169  * Free a 0-order page
1170  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1171  */
1172 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1173 {
1174         struct zone *zone = page_zone(page);
1175         struct per_cpu_pages *pcp;
1176         unsigned long flags;
1177         int migratetype;
1178         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1179
1180         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1181                 return;
1182
1183         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1184         set_page_private(page, migratetype);
1185         local_irq_save(flags);
1186         if (unlikely(wasMlocked))
1187                 free_page_mlock(page);
1188         __count_vm_event(PGFREE);
1189
1190         /*
1191          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1192          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1193          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1194          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1195          * excessively into the page allocator
1196          */
1197         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1198                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1199                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1200                         goto out;
1201                 }
1202                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1203         }
1204
1205         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1206         if (cold)
1207                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1208         else
1209                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1210         pcp->count++;
1211         if (pcp->count >= pcp->high) {
1212                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1213                 pcp->count -= pcp->batch;
1214         }
1215
1216 out:
1217         local_irq_restore(flags);
1218 }
1219
1220 /*
1221  * Free a list of 0-order pages
1222  */
1223 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1224 {
1225         struct page *page, *next;
1226
1227         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1228                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1229                 free_hot_cold_page(page, cold);
1230         }
1231 }
1232
1233 /*
1234  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1235  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1236  * Each sub-page must be freed individually.
1237  *
1238  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1239  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1240  */
1241 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1242 {
1243         int i;
1244
1245         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1246         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1247
1248 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1249         /*
1250          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1251          * otherwise free the whole shadow.
1252          */
1253         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1254                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1255 #endif
1256
1257         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1258                 set_page_refcounted(page + i);
1259 }
1260
1261 /*
1262  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1263  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1264  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1265  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1266  * are enabled.
1267  *
1268  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1269  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1270  */
1271 int split_free_page(struct page *page)
1272 {
1273         unsigned int order;
1274         unsigned long watermark;
1275         struct zone *zone;
1276
1277         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1278
1279         zone = page_zone(page);
1280         order = page_order(page);
1281
1282         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1283         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1284         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1285                 return 0;
1286
1287         /* Remove page from free list */
1288         list_del(&page->lru);
1289         zone->free_area[order].nr_free--;
1290         rmv_page_order(page);
1291         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1292
1293         /* Split into individual pages */
1294         set_page_refcounted(page);
1295         split_page(page, order);
1296
1297         if (order >= pageblock_order - 1) {
1298                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1299                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1300                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1301         }
1302
1303         return 1 << order;
1304 }
1305
1306 /*
1307  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1308  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1309  * or two.
1310  */
1311 static inline
1312 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1313                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1314                         int migratetype)
1315 {
1316         unsigned long flags;
1317         struct page *page;
1318         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1319
1320 again:
1321         if (likely(order == 0)) {
1322                 struct per_cpu_pages *pcp;
1323                 struct list_head *list;
1324
1325                 local_irq_save(flags);
1326                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1327                 list = &pcp->lists[migratetype];
1328                 if (list_empty(list)) {
1329                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1330                                         pcp->batch, list,
1331                                         migratetype, cold);
1332                         if (unlikely(list_empty(list)))
1333                                 goto failed;
1334                 }
1335
1336                 if (cold)
1337                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1338                 else
1339                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1340
1341                 list_del(&page->lru);
1342                 pcp->count--;
1343         } else {
1344                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1345                         /*
1346                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1347                          *
1348                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1349                          * properly detect and handle allocation failures.
1350                          *
1351                          * We most definitely don't want callers attempting to
1352                          * allocate greater than order-1 page units with
1353                          * __GFP_NOFAIL.
1354                          */
1355                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1356                 }
1357                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1358                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1359                 spin_unlock(&zone->lock);
1360                 if (!page)
1361                         goto failed;
1362                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1363         }
1364
1365         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1366         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1367         local_irq_restore(flags);
1368
1369         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1370         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1371                 goto again;
1372         return page;
1373
1374 failed:
1375         local_irq_restore(flags);
1376         return NULL;
1377 }
1378
1379 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1380 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1381 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1382 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1383 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1384
1385 /* Mask to get the watermark bits */
1386 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1387
1388 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1389 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1390 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1391
1392 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1393
1394 static struct {
1395         struct fault_attr attr;
1396
1397         u32 ignore_gfp_highmem;
1398         u32 ignore_gfp_wait;
1399         u32 min_order;
1400 } fail_page_alloc = {
1401         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1402         .ignore_gfp_wait = 1,
1403         .ignore_gfp_highmem = 1,
1404         .min_order = 1,
1405 };
1406
1407 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1408 {
1409         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1410 }
1411 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1412
1413 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1414 {
1415         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1416                 return 0;
1417         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1418                 return 0;
1419         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1420                 return 0;
1421         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1422                 return 0;
1423
1424         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1425 }
1426
1427 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1428
1429 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1430 {
1431         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1432         struct dentry *dir;
1433
1434         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1435                                         &fail_page_alloc.attr);
1436         if (IS_ERR(dir))
1437                 return PTR_ERR(dir);
1438
1439         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1440                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1441                 goto fail;
1442         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1443                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1444                 goto fail;
1445         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1446                                 &fail_page_alloc.min_order))
1447                 goto fail;
1448
1449         return 0;
1450 fail:
1451         debugfs_remove_recursive(dir);
1452
1453         return -ENOMEM;
1454 }
1455
1456 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1457
1458 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1459
1460 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1461
1462 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1463 {
1464         return 0;
1465 }
1466
1467 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1468
1469 /*
1470  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1471  * of the allocation.
1472  */
1473 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1474                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1475 {
1476         /* free_pages my go negative - that's OK */
1477         long min = mark;
1478         int o;
1479
1480         free_pages -= (1 << order) + 1;
1481         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1482                 min -= min / 2;
1483         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1484                 min -= min / 4;
1485
1486         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1487                 return false;
1488         for (o = 0; o < order; o++) {
1489                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1490                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1491
1492                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1493                 min >>= 1;
1494
1495                 if (free_pages <= min)
1496                         return false;
1497         }
1498         return true;
1499 }
1500
1501 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1502                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1503 {
1504         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1505                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1506 }
1507
1508 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1509                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1510 {
1511         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1512
1513         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1514                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1515
1516         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1517                                                                 free_pages);
1518 }
1519
1520 #ifdef CONFIG_NUMA
1521 /*
1522  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1523  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1524  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1525  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1526  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1527  *
1528  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1529  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1530  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1531  *
1532  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1533  * nothing and returns NULL.
1534  *
1535  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1536  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1537  *
1538  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1539  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1540  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1541  * quickly as we can.
1542  */
1543 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1544 {
1545         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1546         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1547
1548         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1549         if (!zlc)
1550                 return NULL;
1551
1552         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1553                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1554                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1555         }
1556
1557         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1558                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1559                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1560         return allowednodes;
1561 }
1562
1563 /*
1564  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1565  * if it is worth looking at further for free memory:
1566  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1567  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1568  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1569  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1570  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1571  * else return false (zero) if it is not.
1572  *
1573  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1574  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1575  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1576  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1577  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1578  * into the second scan of the zonelist.
1579  *
1580  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1581  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1582  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1583  * unturned looking for a free page.
1584  */
1585 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1586                                                 nodemask_t *allowednodes)
1587 {
1588         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1589         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1590         int n;                          /* node that zone *z is on */
1591
1592         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1593         if (!zlc)
1594                 return 1;
1595
1596         i = z - zonelist->_zonerefs;
1597         n = zlc->z_to_n[i];
1598
1599         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1600         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1601 }
1602
1603 /*
1604  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1605  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1606  * from that zone don't waste time re-examining it.
1607  */
1608 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1609 {
1610         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1611         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1612
1613         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1614         if (!zlc)
1615                 return;
1616
1617         i = z - zonelist->_zonerefs;
1618
1619         set_bit(i, zlc->fullzones);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1624  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1625  */
1626 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1627 {
1628         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1629
1630         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1631         if (!zlc)
1632                 return;
1633
1634         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1635 }
1636
1637 #else   /* CONFIG_NUMA */
1638
1639 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1640 {
1641         return NULL;
1642 }
1643
1644 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1645                                 nodemask_t *allowednodes)
1646 {
1647         return 1;
1648 }
1649
1650 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1651 {
1652 }
1653
1654 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1655 {
1656 }
1657 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1658
1659 /*
1660  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1661  * a page.
1662  */
1663 static struct page *
1664 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1665                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1666                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1667 {
1668         struct zoneref *z;
1669         struct page *page = NULL;
1670         int classzone_idx;
1671         struct zone *zone;
1672         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1673         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1674         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1675
1676         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1677 zonelist_scan:
1678         /*
1679          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1680          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1681          */
1682         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1683                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1684                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1685                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1686                                 continue;
1687                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1688                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1689                                 continue;
1690
1691                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1692                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1693                         unsigned long mark;
1694                         int ret;
1695
1696                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1697                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1698                                     classzone_idx, alloc_flags))
1699                                 goto try_this_zone;
1700
1701                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1702                                 /*
1703                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1704                                  * and before considering the first zone allowed
1705                                  * by the cpuset.
1706                                  */
1707                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1708                                 zlc_active = 1;
1709                                 did_zlc_setup = 1;
1710                         }
1711
1712                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1713                                 goto this_zone_full;
1714
1715                         /*
1716                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1717                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1718                          */
1719                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1720                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1721                                 continue;
1722
1723                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1724                         switch (ret) {
1725                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1726                                 /* did not scan */
1727                                 continue;
1728                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1729                                 /* scanned but unreclaimable */
1730                                 continue;
1731                         default:
1732                                 /* did we reclaim enough */
1733                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1734                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1735                                         goto this_zone_full;
1736                         }
1737                 }
1738
1739 try_this_zone:
1740                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1741                                                 gfp_mask, migratetype);
1742                 if (page)
1743                         break;
1744 this_zone_full:
1745                 if (NUMA_BUILD)
1746                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1747         }
1748
1749         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1750                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1751                 zlc_active = 0;
1752                 goto zonelist_scan;
1753         }
1754         return page;
1755 }
1756
1757 /*
1758  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1759  * meminfo in irq context.
1760  */
1761 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1762 {
1763         bool ret = false;
1764
1765 #if NODES_SHIFT > 8
1766         ret = in_interrupt();
1767 #endif
1768         return ret;
1769 }
1770
1771 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1772                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1773                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1774
1775 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1776 {
1777         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1778
1779         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
1780                 return;
1781
1782         /*
1783          * This documents exceptions given to allocations in certain
1784          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1785          * of allowed nodes.
1786          */
1787         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1788                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1789                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1790                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1791         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1792                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1793
1794         if (fmt) {
1795                 struct va_format vaf;
1796                 va_list args;
1797
1798                 va_start(args, fmt);
1799
1800                 vaf.fmt = fmt;
1801                 vaf.va = &args;
1802
1803                 pr_warn("%pV", &vaf);
1804
1805                 va_end(args);
1806         }
1807
1808         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1809                 current->comm, order, gfp_mask);
1810
1811         dump_stack();
1812         if (!should_suppress_show_mem())
1813                 show_mem(filter);
1814 }
1815
1816 static inline int
1817 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1818                                 unsigned long did_some_progress,
1819                                 unsigned long pages_reclaimed)
1820 {
1821         /* Do not loop if specifically requested */
1822         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1823                 return 0;
1824
1825         /* Always retry if specifically requested */
1826         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1827                 return 1;
1828
1829         /*
1830          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
1831          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
1832          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
1833          */
1834         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
1835                 return 0;
1836
1837         /*
1838          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1839          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1840          * implementations.
1841          */
1842         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1843                 return 1;
1844
1845         /*
1846          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1847          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1848          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1849          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1850          * allocation still fails, we stop retrying.
1851          */
1852         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1853                 return 1;
1854
1855         return 0;
1856 }
1857
1858 static inline struct page *
1859 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1860         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1861         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1862         int migratetype)
1863 {
1864         struct page *page;
1865
1866         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1867         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1868                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1869                 return NULL;
1870         }
1871
1872         /*
1873          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1874          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1875          * we're still under heavy pressure.
1876          */
1877         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1878                 order, zonelist, high_zoneidx,
1879                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1880                 preferred_zone, migratetype);
1881         if (page)
1882                 goto out;
1883
1884         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1885                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1886                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1887                         goto out;
1888                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1889                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1890                         goto out;
1891                 /*
1892                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1893                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1894                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1895                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1896                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1897                  */
1898                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1899                         goto out;
1900         }
1901         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1902         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1903
1904 out:
1905         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1906         return page;
1907 }
1908
1909 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1910 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1911 static struct page *
1912 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1913         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1914         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1915         int migratetype, bool sync_migration,
1916         bool *deferred_compaction,
1917         unsigned long *did_some_progress)
1918 {
1919         struct page *page;
1920
1921         if (!order)
1922                 return NULL;
1923
1924         if (compaction_deferred(preferred_zone)) {
1925                 *deferred_compaction = true;
1926                 return NULL;
1927         }
1928
1929         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1930         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1931                                                 nodemask, sync_migration);
1932         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1933         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1934
1935                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1936                 drain_pages(get_cpu());
1937                 put_cpu();
1938
1939                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1940                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1941                                 alloc_flags, preferred_zone,
1942                                 migratetype);
1943                 if (page) {
1944                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1945                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1946                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1947                         return page;
1948                 }
1949
1950                 /*
1951                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1952                  * The most likely reason is that pages exist,
1953                  * but not enough to satisfy watermarks.
1954                  */
1955                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1956
1957                 /*
1958                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
1959                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
1960                  */
1961                 if (sync_migration)
1962                         defer_compaction(preferred_zone);
1963
1964                 cond_resched();
1965         }
1966
1967         return NULL;
1968 }
1969 #else
1970 static inline struct page *
1971 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1972         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1973         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1974         int migratetype, bool sync_migration,
1975         bool *deferred_compaction,
1976         unsigned long *did_some_progress)
1977 {
1978         return NULL;
1979 }
1980 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1981
1982 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1983 static inline struct page *
1984 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1985         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1986         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1987         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1988 {
1989         struct page *page = NULL;
1990         struct reclaim_state reclaim_state;
1991         bool drained = false;
1992
1993         cond_resched();
1994
1995         /* We now go into synchronous reclaim */
1996         cpuset_memory_pressure_bump();
1997         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1998         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1999         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2000         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2001
2002         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2003
2004         current->reclaim_state = NULL;
2005         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2006         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2007
2008         cond_resched();
2009
2010         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2011                 return NULL;
2012
2013         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2014         if (NUMA_BUILD)
2015                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2016
2017 retry:
2018         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2019                                         zonelist, high_zoneidx,
2020                                         alloc_flags, preferred_zone,
2021                                         migratetype);
2022
2023         /*
2024          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2025          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2026          */
2027         if (!page && !drained) {
2028                 drain_all_pages();
2029                 drained = true;
2030                 goto retry;
2031         }
2032
2033         return page;
2034 }
2035
2036 /*
2037  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2038  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2039  */
2040 static inline struct page *
2041 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2042         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2043         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2044         int migratetype)
2045 {
2046         struct page *page;
2047
2048         do {
2049                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2050                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2051                         preferred_zone, migratetype);
2052
2053                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2054                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2055         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2056
2057         return page;
2058 }
2059
2060 static inline
2061 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2062                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2063                                                 enum zone_type classzone_idx)
2064 {
2065         struct zoneref *z;
2066         struct zone *zone;
2067
2068         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2069                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2070 }
2071
2072 static inline int
2073 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2074 {
2075         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2076         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2077
2078         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2079         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2080
2081         /*
2082          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2083          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2084          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2085          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2086          */
2087         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2088
2089         if (!wait) {
2090                 /*
2091                  * Not worth trying to allocate harder for
2092                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2093                  */
2094                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2095                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2096                 /*
2097                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2098                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2099                  */
2100                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2101         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2102                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2103
2104         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2105                 if (!in_interrupt() &&
2106                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2107                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2108                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2109         }
2110
2111         return alloc_flags;
2112 }
2113
2114 static inline struct page *
2115 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2116         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2117         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2118         int migratetype)
2119 {
2120         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2121         struct page *page = NULL;
2122         int alloc_flags;
2123         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2124         unsigned long did_some_progress;
2125         bool sync_migration = false;
2126         bool deferred_compaction = false;
2127
2128         /*
2129          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2130          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2131          * be using allocators in order of preference for an area that is
2132          * too large.
2133          */
2134         if (order >= MAX_ORDER) {
2135                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2136                 return NULL;
2137         }
2138
2139         /*
2140          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2141          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2142          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2143          * using a larger set of nodes after it has established that the
2144          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2145          * over allocated.
2146          */
2147         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2148                 goto nopage;
2149
2150 restart:
2151         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2152                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2153                                                 zone_idx(preferred_zone));
2154
2155         /*
2156          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2157          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2158          * to how we want to proceed.
2159          */
2160         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2161
2162         /*
2163          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2164          * cpusets.
2165          */
2166         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2167                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2168                                         &preferred_zone);
2169
2170 rebalance:
2171         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2172         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2173                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2174                         preferred_zone, migratetype);
2175         if (page)
2176                 goto got_pg;
2177
2178         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2179         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2180                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2181                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2182                                 preferred_zone, migratetype);
2183                 if (page)
2184                         goto got_pg;
2185         }
2186
2187         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2188         if (!wait)
2189                 goto nopage;
2190
2191         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2192         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2193                 goto nopage;
2194
2195         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2196         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2197                 goto nopage;
2198
2199         /*
2200          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2201          * attempts after direct reclaim are synchronous
2202          */
2203         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2204                                         zonelist, high_zoneidx,
2205                                         nodemask,
2206                                         alloc_flags, preferred_zone,
2207                                         migratetype, sync_migration,
2208                                         &deferred_compaction,
2209                                         &did_some_progress);
2210         if (page)
2211                 goto got_pg;
2212         sync_migration = true;
2213
2214         /*
2215          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2216          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2217          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2218          * allocation now instead of entering direct reclaim
2219          */
2220         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2221                 goto nopage;
2222
2223         /* Try direct reclaim and then allocating */
2224         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2225                                         zonelist, high_zoneidx,
2226                                         nodemask,
2227                                         alloc_flags, preferred_zone,
2228                                         migratetype, &did_some_progress);
2229         if (page)
2230                 goto got_pg;
2231
2232         /*
2233          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2234          * running out of options and have to consider going OOM
2235          */
2236         if (!did_some_progress) {
2237                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2238                         if (oom_killer_disabled)
2239                                 goto nopage;
2240                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2241                                         zonelist, high_zoneidx,
2242                                         nodemask, preferred_zone,
2243                                         migratetype);
2244                         if (page)
2245                                 goto got_pg;
2246
2247                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2248                                 /*
2249                                  * The oom killer is not called for high-order
2250                                  * allocations that may fail, so if no progress
2251                                  * is being made, there are no other options and
2252                                  * retrying is unlikely to help.
2253                                  */
2254                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2255                                         goto nopage;
2256                                 /*
2257                                  * The oom killer is not called for lowmem
2258                                  * allocations to prevent needlessly killing
2259                                  * innocent tasks.
2260                                  */
2261                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2262                                         goto nopage;
2263                         }
2264
2265                         goto restart;
2266                 }
2267         }
2268
2269         /* Check if we should retry the allocation */
2270         pages_reclaimed += did_some_progress;
2271         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2272                                                 pages_reclaimed)) {
2273                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2274                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2275                 goto rebalance;
2276         } else {
2277                 /*
2278                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2279                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2280                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2281                  */
2282                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2283                                         zonelist, high_zoneidx,
2284                                         nodemask,
2285                                         alloc_flags, preferred_zone,
2286                                         migratetype, sync_migration,
2287                                         &deferred_compaction,
2288                                         &did_some_progress);
2289                 if (page)
2290                         goto got_pg;
2291         }
2292
2293 nopage:
2294         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2295         return page;
2296 got_pg:
2297         if (kmemcheck_enabled)
2298                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2299         return page;
2300
2301 }
2302
2303 /*
2304  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2305  */
2306 struct page *
2307 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2308                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2309 {
2310         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2311         struct zone *preferred_zone;
2312         struct page *page = NULL;
2313         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2314         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2315
2316         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2317
2318         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2319
2320         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2321
2322         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2323                 return NULL;
2324
2325         /*
2326          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2327          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2328          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2329          */
2330         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2331                 return NULL;
2332
2333 retry_cpuset:
2334         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2335
2336         /* The preferred zone is used for statistics later */
2337         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2338                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2339                                 &preferred_zone);
2340         if (!preferred_zone)
2341                 goto out;
2342
2343         /* First allocation attempt */
2344         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2345                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2346                         preferred_zone, migratetype);
2347         if (unlikely(!page))
2348                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2349                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2350                                 preferred_zone, migratetype);
2351
2352         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2353
2354 out:
2355         /*
2356          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2357          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2358          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2359          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2360          */
2361         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2362                 goto retry_cpuset;
2363
2364         return page;
2365 }
2366 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2367
2368 /*
2369  * Common helper functions.
2370  */
2371 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2372 {
2373         struct page *page;
2374
2375         /*
2376          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2377          * a highmem page
2378          */
2379         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2380
2381         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2382         if (!page)
2383                 return 0;
2384         return (unsigned long) page_address(page);
2385 }
2386 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2387
2388 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2389 {
2390         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2391 }
2392 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2393
2394 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2395 {
2396         if (put_page_testzero(page)) {
2397                 if (order == 0)
2398                         free_hot_cold_page(page, 0);
2399                 else
2400                         __free_pages_ok(page, order);
2401         }
2402 }
2403
2404 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2405
2406 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2407 {
2408         if (addr != 0) {
2409                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2410                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2411         }
2412 }
2413
2414 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2415
2416 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2417 {
2418         if (addr) {
2419                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2420                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2421
2422                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2423                 while (used < alloc_end) {
2424                         free_page(used);
2425                         used += PAGE_SIZE;
2426                 }
2427         }
2428         return (void *)addr;
2429 }
2430
2431 /**
2432  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2433  * @size: the number of bytes to allocate
2434  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2435  *
2436  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2437  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2438  * allocate memory in power-of-two pages.
2439  *
2440  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2441  *
2442  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2443  */
2444 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2445 {
2446         unsigned int order = get_order(size);
2447         unsigned long addr;
2448
2449         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2450         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2451 }
2452 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2453
2454 /**
2455  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2456  *                         pages on a node.
2457  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2458  * @size: the number of bytes to allocate
2459  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2460  *
2461  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2462  * back.
2463  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2464  * but is not exact.
2465  */
2466 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2467 {
2468         unsigned order = get_order(size);
2469         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2470         if (!p)
2471                 return NULL;
2472         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2473 }
2474 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2475
2476 /**
2477  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2478  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2479  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2480  *
2481  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2482  */
2483 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2484 {
2485         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2486         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2487
2488         while (addr < end) {
2489                 free_page(addr);
2490                 addr += PAGE_SIZE;
2491         }
2492 }
2493 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2494
2495 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2496 {
2497         struct zoneref *z;
2498         struct zone *zone;
2499
2500         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2501         unsigned int sum = 0;
2502
2503         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2504
2505         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2506                 unsigned long size = zone->present_pages;
2507                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2508                 if (size > high)
2509                         sum += size - high;
2510         }
2511
2512         return sum;
2513 }
2514
2515 /*
2516  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2517  */
2518 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2519 {
2520         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2521 }
2522 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2523
2524 /*
2525  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2526  */
2527 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2528 {
2529         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2530 }
2531
2532 static inline void show_node(struct zone *zone)
2533 {
2534         if (NUMA_BUILD)
2535                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2536 }
2537
2538 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2539 {
2540         val->totalram = totalram_pages;
2541         val->sharedram = 0;
2542         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2543         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2544         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2545         val->freehigh = nr_free_highpages();
2546         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2547 }
2548
2549 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2550
2551 #ifdef CONFIG_NUMA
2552 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2553 {
2554         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2555
2556         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2557         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2558 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2559         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2560         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2561                         NR_FREE_PAGES);
2562 #else
2563         val->totalhigh = 0;
2564         val->freehigh = 0;
2565 #endif
2566         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2567 }
2568 #endif
2569
2570 /*
2571  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2572  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2573  */
2574 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2575 {
2576         bool ret = false;
2577         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2578
2579         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2580                 goto out;
2581
2582         do {
2583                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2584                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2585         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2586 out:
2587         return ret;
2588 }
2589
2590 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2591
2592 /*
2593  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2594  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2595  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2596  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2597  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2598  */
2599 void show_free_areas(unsigned int filter)
2600 {
2601         int cpu;
2602         struct zone *zone;
2603
2604         for_each_populated_zone(zone) {
2605                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2606                         continue;
2607                 show_node(zone);
2608                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2609
2610                 for_each_online_cpu(cpu) {
2611                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2612
2613                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2614
2615                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2616                                cpu, pageset->pcp.high,
2617                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2618                 }
2619         }
2620
2621         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2622                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2623                 " unevictable:%lu"
2624                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2625                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2626                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2627                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2628                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2629                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2630                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2631                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2632                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2633                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2634                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2635                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2636                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2637                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2638                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2639                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2640                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2641                 global_page_state(NR_SHMEM),
2642                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2643                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2644
2645         for_each_populated_zone(zone) {
2646                 int i;
2647
2648                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2649                         continue;
2650                 show_node(zone);
2651                 printk("%s"
2652                         " free:%lukB"
2653                         " min:%lukB"
2654                         " low:%lukB"
2655                         " high:%lukB"
2656                         " active_anon:%lukB"
2657                         " inactive_anon:%lukB"
2658                         " active_file:%lukB"
2659                         " inactive_file:%lukB"
2660                         " unevictable:%lukB"
2661                         " isolated(anon):%lukB"
2662                         " isolated(file):%lukB"
2663                         " present:%lukB"
2664                         " mlocked:%lukB"
2665                         " dirty:%lukB"
2666                         " writeback:%lukB"
2667                         " mapped:%lukB"
2668                         " shmem:%lukB"
2669                         " slab_reclaimable:%lukB"
2670                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2671                         " kernel_stack:%lukB"
2672                         " pagetables:%lukB"
2673                         " unstable:%lukB"
2674                         " bounce:%lukB"
2675                         " writeback_tmp:%lukB"
2676                         " pages_scanned:%lu"
2677                         " all_unreclaimable? %s"
2678                         "\n",
2679                         zone->name,
2680                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2681                         K(min_wmark_pages(zone)),
2682                         K(low_wmark_pages(zone)),
2683                         K(high_wmark_pages(zone)),
2684                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2685                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2686                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2687                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2688                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2689                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2690                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2691                         K(zone->present_pages),
2692                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2693                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2694                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2695                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2696                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2697                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2698                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2699                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2700                                 THREAD_SIZE / 1024,
2701                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2702                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2703                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2704                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2705                         zone->pages_scanned,
2706                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2707                         );
2708                 printk("lowmem_reserve[]:");
2709                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2710                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2711                 printk("\n");
2712         }
2713
2714         for_each_populated_zone(zone) {
2715                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2716
2717                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2718                         continue;
2719                 show_node(zone);
2720                 printk("%s: ", zone->name);
2721
2722                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2723                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2724                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2725                         total += nr[order] << order;
2726                 }
2727                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2728                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2729                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2730                 printk("= %lukB\n", K(total));
2731         }
2732
2733         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2734
2735         show_swap_cache_info();
2736 }
2737
2738 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2739 {
2740         zoneref->zone = zone;
2741         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2742 }
2743
2744 /*
2745  * Builds allocation fallback zone lists.
2746  *
2747  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2748  */
2749 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2750                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2751 {
2752         struct zone *zone;
2753
2754         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2755         zone_type++;
2756
2757         do {
2758                 zone_type--;
2759                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2760                 if (populated_zone(zone)) {
2761                         zoneref_set_zone(zone,
2762                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2763                         check_highest_zone(zone_type);
2764                 }
2765
2766         } while (zone_type);
2767         return nr_zones;
2768 }
2769
2770
2771 /*
2772  *  zonelist_order:
2773  *  0 = automatic detection of better ordering.
2774  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2775  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2776  *
2777  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2778  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2779  */
2780 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2781 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2782 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2783
2784 /* zonelist order in the kernel.
2785  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2786  */
2787 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2788 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2789
2790
2791 #ifdef CONFIG_NUMA
2792 /* The value user specified ....changed by config */
2793 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2794 /* string for sysctl */
2795 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2796 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2797
2798 /*
2799  * interface for configure zonelist ordering.
2800  * command line option "numa_zonelist_order"
2801  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2802  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2803  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2804  */
2805
2806 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2807 {
2808         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2809                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2810         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2811                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2812         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2813                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2814         } else {
2815                 printk(KERN_WARNING
2816                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2817                         "%s\n", s);
2818                 return -EINVAL;
2819         }
2820         return 0;
2821 }
2822
2823 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2824 {
2825         int ret;
2826
2827         if (!s)
2828                 return 0;
2829
2830         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2831         if (ret == 0)
2832                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2833
2834         return ret;
2835 }
2836 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2837
2838 /*
2839  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2840  */
2841 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2842                 void __user *buffer, size_t *length,
2843                 loff_t *ppos)
2844 {
2845         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2846         int ret;
2847         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2848
2849         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2850         if (write)
2851                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2852         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2853         if (ret)
2854                 goto out;
2855         if (write) {
2856                 int oldval = user_zonelist_order;
2857                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2858                         /*
2859                          * bogus value.  restore saved string
2860                          */
2861                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2862                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2863                         user_zonelist_order = oldval;
2864                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2865                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2866                         build_all_zonelists(NULL);
2867                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2868                 }
2869         }
2870 out:
2871         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2872         return ret;
2873 }
2874
2875
2876 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2877 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2878
2879 /**
2880  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2881  * @node: node whose fallback list we're appending
2882  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2883  *
2884  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2885  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2886  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2887  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2888  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2889  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2890  * on them otherwise.
2891  * It returns -1 if no node is found.
2892  */
2893 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2894 {
2895         int n, val;
2896         int min_val = INT_MAX;
2897         int best_node = -1;
2898         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2899
2900         /* Use the local node if we haven't already */
2901         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2902                 node_set(node, *used_node_mask);
2903                 return node;
2904         }
2905
2906         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2907
2908                 /* Don't want a node to appear more than once */
2909                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2910                         continue;
2911
2912                 /* Use the distance array to find the distance */
2913                 val = node_distance(node, n);
2914
2915                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2916                 val += (n < node);
2917
2918                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2919                 tmp = cpumask_of_node(n);
2920                 if (!cpumask_empty(tmp))
2921                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2922
2923                 /* Slight preference for less loaded node */
2924                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2925                 val += node_load[n];
2926
2927                 if (val < min_val) {
2928                         min_val = val;
2929                         best_node = n;
2930                 }
2931         }
2932
2933         if (best_node >= 0)
2934                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2935
2936         return best_node;
2937 }
2938
2939
2940 /*
2941  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2942  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2943  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2944  */
2945 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2946 {
2947         int j;
2948         struct zonelist *zonelist;
2949
2950         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2951         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2952                 ;
2953         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2954                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2955         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2956         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2957 }
2958
2959 /*
2960  * Build gfp_thisnode zonelists
2961  */
2962 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2963 {
2964         int j;
2965         struct zonelist *zonelist;
2966
2967         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2968         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2969         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2970         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2971 }
2972
2973 /*
2974  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2975  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2976  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2977  * may still exist in local DMA zone.
2978  */
2979 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2980
2981 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2982 {
2983         int pos, j, node;
2984         int zone_type;          /* needs to be signed */
2985         struct zone *z;
2986         struct zonelist *zonelist;
2987
2988         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2989         pos = 0;
2990         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2991                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2992                         node = node_order[j];
2993                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2994                         if (populated_zone(z)) {
2995                                 zoneref_set_zone(z,
2996                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2997                                 check_highest_zone(zone_type);
2998                         }
2999                 }
3000         }
3001         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3002         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3003 }
3004
3005 static int default_zonelist_order(void)
3006 {
3007         int nid, zone_type;
3008         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3009         struct zone *z;
3010         int average_size;
3011         /*
3012          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3013          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3014          * into OOM very easily.
3015          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3016          */
3017         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3018         low_kmem_size = 0;
3019         total_size = 0;
3020         for_each_online_node(nid) {
3021                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3022                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3023                         if (populated_zone(z)) {
3024                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3025                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3026                                 total_size += z->present_pages;
3027                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3028                                 /*
3029                                  * If any node has only lowmem, then node order
3030                                  * is preferred to allow kernel allocations
3031                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3032                                  * on other nodes when there is an abundance of
3033                                  * lowmem available to allocate from.
3034                                  */
3035                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3036                         }
3037                 }
3038         }
3039         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3040             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3041                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3042         /*
3043          * look into each node's config.
3044          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3045          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3046          */
3047         average_size = total_size /
3048                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3049         for_each_online_node(nid) {
3050                 low_kmem_size = 0;
3051                 total_size = 0;
3052                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3053                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3054                         if (populated_zone(z)) {
3055                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3056                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3057                                 total_size += z->present_pages;
3058                         }
3059                 }
3060                 if (low_kmem_size &&
3061                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3062                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3063                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3064         }
3065         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3066 }
3067
3068 static void set_zonelist_order(void)
3069 {
3070         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3071                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3072         else
3073                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3074 }
3075
3076 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3077 {
3078         int j, node, load;
3079         enum zone_type i;
3080         nodemask_t used_mask;
3081         int local_node, prev_node;
3082         struct zonelist *zonelist;
3083         int order = current_zonelist_order;
3084
3085         /* initialize zonelists */
3086         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3087                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3088                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3089                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3090         }
3091
3092         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3093         local_node = pgdat->node_id;
3094         load = nr_online_nodes;
3095         prev_node = local_node;
3096         nodes_clear(used_mask);
3097
3098         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3099         j = 0;
3100
3101         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3102                 int distance = node_distance(local_node, node);
3103
3104                 /*
3105                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3106                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3107                  */
3108                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3109                         zone_reclaim_mode = 1;
3110
3111                 /*
3112                  * We don't want to pressure a particular node.
3113                  * So adding penalty to the first node in same
3114                  * distance group to make it round-robin.
3115                  */
3116                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3117                         node_load[node] = load;
3118
3119                 prev_node = node;
3120                 load--;
3121                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3122                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3123                 else
3124                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3125         }
3126
3127         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3128                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3129                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3130         }
3131
3132         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3133 }
3134
3135 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3136 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3137 {
3138         struct zonelist *zonelist;
3139         struct zonelist_cache *zlc;
3140         struct zoneref *z;
3141
3142         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3143         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3144         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3145         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3146                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3147 }
3148
3149 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3150 /*
3151  * Return node id of node used for "local" allocations.
3152  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3153  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3154  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3155  */
3156 int local_memory_node(int node)
3157 {
3158         struct zone *zone;
3159
3160         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3161                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3162                                    NULL,
3163                                    &zone);
3164         return zone->node;
3165 }
3166 #endif
3167
3168 #else   /* CONFIG_NUMA */
3169
3170 static void set_zonelist_order(void)
3171 {
3172         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3173 }
3174
3175 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3176 {
3177         int node, local_node;
3178         enum zone_type j;
3179         struct zonelist *zonelist;
3180
3181         local_node = pgdat->node_id;
3182
3183         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3184         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3185
3186         /*
3187          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3188          * of all the other nodes.
3189          * We don't want to pressure a particular node, so when
3190          * building the zones for node N, we make sure that the
3191          * zones coming right after the local ones are those from
3192          * node N+1 (modulo N)
3193          */
3194         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3195                 if (!node_online(node))
3196                         continue;
3197                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3198                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3199         }
3200         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3201                 if (!node_online(node))
3202                         continue;
3203                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3204                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3205         }
3206
3207         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3208         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3209 }
3210
3211 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3212 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3213 {
3214         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3215 }
3216
3217 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3218
3219 /*
3220  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3221  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3222  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3223  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3224  * with interrupts disabled.
3225  *
3226  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3227  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3228  * hotplugged processors.
3229  *
3230  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3231  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3232  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3233  */
3234 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3235 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3236 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3237
3238 /*
3239  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3240  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3241  */
3242 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3243
3244 /* return values int ....just for stop_machine() */
3245 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3246 {
3247         int nid;
3248         int cpu;
3249
3250 #ifdef CONFIG_NUMA
3251         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3252 #endif
3253         for_each_online_node(nid) {
3254                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3255
3256                 build_zonelists(pgdat);
3257                 build_zonelist_cache(pgdat);
3258         }
3259
3260         /*
3261          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3262          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3263          * each zone will be allocated later when the per cpu
3264          * allocator is available.
3265          *
3266          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3267          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3268          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3269          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3270          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3271          * (a chicken-egg dilemma).
3272          */
3273         for_each_possible_cpu(cpu) {
3274                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3275
3276 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3277                 /*
3278                  * We now know the "local memory node" for each node--
3279                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3280                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3281                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3282                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3283                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3284                  */
3285                 if (cpu_online(cpu))
3286                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3287 #endif
3288         }
3289
3290         return 0;
3291 }
3292
3293 /*
3294  * Called with zonelists_mutex held always
3295  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3296  */
3297 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3298 {
3299         set_zonelist_order();
3300
3301         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3302                 __build_all_zonelists(NULL);
3303                 mminit_verify_zonelist();
3304                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3305         } else {
3306                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3307                    of zonelist */
3308 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3309                 if (data)
3310                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3311 #endif
3312                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3313                 /* cpuset refresh routine should be here */
3314         }
3315         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3316         /*
3317          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3318          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3319          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3320          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3321          * disabled and enable it later
3322          */
3323         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3324                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3325         else
3326                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3327
3328         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3329                 "Total pages: %ld\n",
3330                         nr_online_nodes,
3331                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3332                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3333                         vm_total_pages);
3334 #ifdef CONFIG_NUMA
3335         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3336 #endif
3337 }
3338
3339 /*
3340  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3341  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3342  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3343  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3344  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3345  * conservative, even though it seems large.
3346  *
3347  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3348  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3349  */
3350 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3351
3352 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3353 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3354 {
3355         unsigned long size = 1;
3356
3357         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3358
3359         while (size < pages)
3360                 size <<= 1;
3361
3362         /*
3363          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3364          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3365          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3366          */
3367         size = min(size, 4096UL);
3368
3369         return max(size, 4UL);
3370 }
3371 #else
3372 /*
3373  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3374  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3375  *
3376  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3377  *
3378  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3379  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3380  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3381  *
3382  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3383  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3384  *
3385  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3386  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3387  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3388  */
3389 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3390 {
3391         return 4096UL;
3392 }
3393 #endif
3394
3395 /*
3396  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3397  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3398  * hash function before the remainder is taken.
3399  */
3400 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3401 {
3402         return ffz(~size);
3403 }
3404
3405 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3406
3407 /*
3408  * Check if a pageblock contains reserved pages
3409  */
3410 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3411 {
3412         unsigned long pfn;
3413
3414         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3415                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3416                         return 1;
3417         }
3418         return 0;
3419 }
3420
3421 /*
3422  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3423  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3424  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3425  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3426  * blocks as reclaim kicks in
3427  */
3428 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3429 {
3430         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3431         struct page *page;
3432         unsigned long block_migratetype;
3433         int reserve;
3434
3435         /*
3436          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3437          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3438          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3439          * the block.
3440          */
3441         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3442         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3443         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3444         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3445                                                         pageblock_order;
3446
3447         /*
3448          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3449          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3450          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3451          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3452          * future allocation of hugepages at runtime.
3453          */
3454         reserve = min(2, reserve);
3455
3456         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3457                 if (!pfn_valid(pfn))
3458                         continue;
3459                 page = pfn_to_page(pfn);
3460
3461                 /* Watch out for overlapping nodes */
3462                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3463                         continue;
3464
3465                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3466
3467                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3468                 if (reserve > 0) {
3469                         /*
3470                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3471                          * them.
3472                          */
3473                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3474                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3475                                 continue;
3476
3477                         /* If this block is reserved, account for it */
3478                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3479                                 reserve--;
3480                                 continue;
3481                         }
3482
3483                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3484                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3485                                 set_pageblock_migratetype(page,
3486                                                         MIGRATE_RESERVE);
3487                                 move_freepages_block(zone, page,
3488                                                         MIGRATE_RESERVE);
3489                                 reserve--;
3490                                 continue;
3491                         }
3492                 }
3493
3494                 /*
3495                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3496                  * take it back
3497                  */
3498                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3499                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3500                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3501                 }
3502         }
3503 }
3504
3505 /*
3506  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3507  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3508  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3509  */
3510 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3511                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3512 {
3513         struct page *page;
3514         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3515         unsigned long pfn;
3516         struct zone *z;
3517
3518         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3519                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3520
3521         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3522         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3523                 /*
3524                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3525                  * handed to this function.  They do not
3526                  * exist on hotplugged memory.
3527                  */
3528                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3529                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3530                                 continue;
3531                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3532                                 continue;
3533                 }
3534                 page = pfn_to_page(pfn);
3535                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3536                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3537                 init_page_count(page);
3538                 reset_page_mapcount(page);
3539                 SetPageReserved(page);
3540                 /*
3541                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3542                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3543                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3544                  * the address space during boot when many long-lived
3545                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3546                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3547                  * setup_zone_migrate_reserve()
3548                  *
3549                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3550                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3551                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3552                  * pfn out of zone.
3553                  */
3554                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3555                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3556                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3557                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3558
3559                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3560 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3561                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3562                 if (!is_highmem_idx(zone))
3563                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3564 #endif
3565         }
3566 }
3567
3568 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3569 {
3570         int order, t;
3571         for_each_migratetype_order(order, t) {
3572                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3573                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3574         }
3575 }
3576
3577 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3578 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3579         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3580 #endif
3581
3582 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3583 {
3584 #ifdef CONFIG_MMU
3585         int batch;
3586
3587         /*
3588          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3589          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3590          *
3591          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3592          */
3593         batch = zone->present_pages / 1024;
3594         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3595                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3596         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3597         if (batch < 1)
3598                 batch = 1;
3599
3600         /*
3601          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3602          * of 2 value was found to be more likely to have
3603          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3604          *
3605          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3606          * batches of pages, one task can end up with a lot
3607          * of pages of one half of the possible page colors
3608          * and the other with pages of the other colors.
3609          */
3610         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3611
3612         return batch;
3613
3614 #else
3615         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3616          * conditions.
3617          *
3618          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3619          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3620          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3621          *
3622          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3623          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3624          * can be a significant delay between the individual batches being
3625          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3626          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3627          */
3628         return 0;
3629 #endif
3630 }
3631
3632 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3633 {
3634         struct per_cpu_pages *pcp;
3635         int migratetype;
3636
3637         memset(p, 0, sizeof(*p));
3638
3639         pcp = &p->pcp;
3640         pcp->count = 0;
3641         pcp->high = 6 * batch;
3642         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3643         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3644                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3645 }
3646
3647 /*
3648  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3649  * to the value high for the pageset p.
3650  */
3651
3652 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3653                                 unsigned long high)
3654 {
3655         struct per_cpu_pages *pcp;
3656
3657         pcp = &p->pcp;
3658         pcp->high = high;
3659         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3660         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3661                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3662 }
3663
3664 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3665 {
3666         int cpu;
3667
3668         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3669
3670         for_each_possible_cpu(cpu) {
3671                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3672
3673                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3674
3675                 if (percpu_pagelist_fraction)
3676                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3677                                 (zone->present_pages /
3678                                         percpu_pagelist_fraction));
3679         }
3680 }
3681
3682 /*
3683  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3684  * Before this call only boot pagesets were available.
3685  */
3686 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3687 {
3688         struct zone *zone;
3689
3690         for_each_populated_zone(zone)
3691                 setup_zone_pageset(zone);
3692 }
3693
3694 static noinline __init_refok
3695 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3696 {
3697         int i;
3698         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3699         size_t alloc_size;
3700
3701         /*
3702          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3703          * per zone.
3704          */
3705         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3706                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3707         zone->wait_table_bits =
3708                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3709         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3710                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3711
3712         if (!slab_is_available()) {
3713                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3714                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3715         } else {
3716                 /*
3717                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3718                  * via memory hot-add.
3719                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3720                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3721                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3722                  * node itself as well.
3723                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3724                  * necessary.
3725                  */
3726                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3727         }
3728         if (!zone->wait_table)
3729                 return -ENOMEM;
3730
3731         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3732                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3733
3734         return 0;
3735 }
3736
3737 static int __zone_pcp_update(void *data)
3738 {
3739         struct zone *zone = data;
3740         int cpu;
3741         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3742
3743         for_each_possible_cpu(cpu) {
3744                 struct per_cpu_pageset *pset;
3745                 struct per_cpu_pages *pcp;
3746
3747                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3748                 pcp = &pset->pcp;
3749
3750                 local_irq_save(flags);
3751                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3752                 setup_pageset(pset, batch);
3753                 local_irq_restore(flags);
3754         }
3755         return 0;
3756 }
3757
3758 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3759 {
3760         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3761 }
3762
3763 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3764 {
3765         /*
3766          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3767          * relies on the ability of the linker to provide the
3768          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3769          */
3770         zone->pageset = &boot_pageset;
3771
3772         if (zone->present_pages)
3773                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3774                         zone->name, zone->present_pages,
3775                                          zone_batchsize(zone));
3776 }
3777
3778 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3779                                         unsigned long zone_start_pfn,
3780                                         unsigned long size,
3781                                         enum memmap_context context)
3782 {
3783         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3784         int ret;
3785         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3786         if (ret)
3787                 return ret;
3788         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3789
3790         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3791
3792         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3793                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3794                         pgdat->node_id,
3795                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3796                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3797
3798         zone_init_free_lists(zone);
3799
3800         return 0;
3801 }
3802
3803 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3804 /*
3805  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3806  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3807  */
3808 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3809 {
3810         int i;
3811
3812         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3813                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3814                         return i;
3815
3816         return -1;
3817 }
3818
3819 /*
3820  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3821  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3822  */
3823 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3824 {
3825         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3826                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3827                         return index;
3828
3829         return -1;
3830 }
3831
3832 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3833 /*
3834  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3835  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3836  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3837  * alternative
3838  */
3839 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3840 {
3841         int i;
3842
3843         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3844                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3845                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3846
3847                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3848                         return early_node_map[i].nid;
3849         }
3850         /* This is a memory hole */
3851         return -1;
3852 }
3853 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3854
3855 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3856 {
3857         int nid;
3858
3859         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3860         if (nid >= 0)
3861                 return nid;
3862         /* just returns 0 */
3863         return 0;
3864 }
3865
3866 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3867 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3868 {
3869         int nid;
3870
3871         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3872         if (nid >= 0 && nid != node)
3873                 return false;
3874         return true;
3875 }
3876 #endif
3877
3878 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3879 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3880         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3881                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3882
3883 /**
3884  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3885  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3886  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3887  *
3888  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3889  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3890  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3891  */
3892 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3893                                                 unsigned long max_low_pfn)
3894 {
3895         int i;
3896
3897         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3898                 unsigned long size_pages = 0;
3899                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3900
3901                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3902                         continue;
3903
3904                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3905                         end_pfn = max_low_pfn;
3906
3907                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3908                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3909                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3910                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3911         }
3912 }
3913
3914 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3915 /*
3916  * Basic iterator support. Return the last range of PFNs for a node
3917  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns last region regardless of node
3918  */
3919 static int __meminit last_active_region_index_in_nid(int nid)
3920 {
3921         int i;
3922
3923         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i >= 0; i--)
3924                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3925                         return i;
3926
3927         return -1;
3928 }
3929
3930 /*
3931  * Basic iterator support. Return the previous active range of PFNs for a node
3932  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3933  */
3934 static int __meminit previous_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3935 {
3936         for (index = index - 1; index >= 0; index--)
3937                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3938                         return index;
3939
3940         return -1;
3941 }
3942
3943 #define for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) \
3944         for (i = last_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3945                                 i = previous_active_region_index_in_nid(i, nid))
3946
3947 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3948                                         u64 goal, u64 limit)
3949 {
3950         int i;
3951
3952         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3953         for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) {
3954                 u64 addr;
3955                 u64 ei_start, ei_last;
3956                 u64 final_start, final_end;
3957
3958                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3959                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3960                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3961                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3962
3963                 final_start = max(ei_start, goal);
3964                 final_end = min(ei_last, limit);
3965
3966                 if (final_start >= final_end)
3967                         continue;
3968
3969                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3970
3971                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3972                         continue;
3973
3974                 return addr;
3975         }
3976
3977         return MEMBLOCK_ERROR;
3978 }
3979 #endif
3980
3981 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3982                                    int nr_range, int nid)
3983 {
3984         int i;
3985         u64 start, end;
3986
3987         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3988         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3989                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3990                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3991                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3992         }
3993         return nr_range;
3994 }
3995
3996 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3997 {
3998         int i;
3999         int ret;
4000
4001         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4002                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
4003                               early_node_map[i].end_pfn, data);
4004                 if (ret)
4005                         break;
4006         }
4007 }
4008 /**
4009  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4010  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4011  *
4012  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4013  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4014  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4015  */
4016 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4017 {
4018         int i;
4019
4020         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4021                 memory_present(early_node_map[i].nid,
4022                                 early_node_map[i].start_pfn,
4023                                 early_node_map[i].end_pfn);
4024 }
4025
4026 /**
4027  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4028  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4029  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4030  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4031  *
4032  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4033  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4034  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4035  * PFNs will be 0.
4036  */
4037 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4038                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4039 {
4040         int i;
4041         *start_pfn = -1UL;
4042         *end_pfn = 0;
4043
4044         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4045                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4046                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
4047         }
4048
4049         if (*start_pfn == -1UL)
4050                 *start_pfn = 0;
4051 }
4052
4053 /*
4054  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4055  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4056  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4057  */
4058 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4059 {
4060         int zone_index;
4061         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4062                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4063                         continue;
4064
4065                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4066                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4067                         break;
4068         }
4069
4070         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4071         movable_zone = zone_index;
4072 }
4073
4074 /*
4075  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4076  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4077  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4078  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4079  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4080  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4081  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4082  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4083  */
4084 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4085                                         unsigned long zone_type,
4086                                         unsigned long node_start_pfn,
4087                                         unsigned long node_end_pfn,
4088                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4089                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4090 {
4091         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4092         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4093                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4094                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4095                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4096                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4097                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4098
4099                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4100                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4101                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4102                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4103
4104                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4105                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4106                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4107         }
4108 }
4109
4110 /*
4111  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4112  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4113  */
4114 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4115                                         unsigned long zone_type,
4116                                         unsigned long *ignored)
4117 {
4118         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4119         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4120
4121         /* Get the start and end of the node and zone */
4122         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4123         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4124         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4125         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4126                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4127                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4128
4129         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4130         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4131                 return 0;
4132
4133         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4134         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4135         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4136
4137         /* Return the spanned pages */
4138         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4139 }
4140
4141 /*
4142  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4143  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4144  */
4145 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4146                                 unsigned long range_start_pfn,
4147                                 unsigned long range_end_pfn)
4148 {
4149         int i = 0;
4150         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
4151         unsigned long start_pfn;
4152
4153         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
4154         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
4155         if (i == -1)
4156                 return 0;
4157
4158         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4159
4160         /* Account for ranges before physical memory on this node */
4161         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
4162                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
4163
4164         /* Find all holes for the zone within the node */
4165         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
4166
4167                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
4168                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
4169                         break;
4170
4171                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
4172                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4173                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
4174
4175                 /* Update the hole size cound and move on */
4176                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
4177                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
4178                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
4179                 }
4180                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4181         }
4182
4183         /* Account for ranges past physical memory on this node */
4184         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
4185                 hole_pages += range_end_pfn -
4186                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
4187
4188         return hole_pages;
4189 }
4190
4191 /**
4192  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4193  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4194  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4195  *
4196  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4197  */
4198 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4199                                                         unsigned long end_pfn)
4200 {
4201         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4202 }
4203
4204 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4205 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4206                                         unsigned long zone_type,
4207                                         unsigned long *ignored)
4208 {
4209         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4210         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4211
4212         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4213         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
4214                                                         node_start_pfn);
4215         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
4216                                                         node_end_pfn);
4217
4218         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4219                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4220                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4221         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4222 }
4223
4224 #else
4225 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4226                                         unsigned long zone_type,
4227                                         unsigned long *zones_size)
4228 {
4229         return zones_size[zone_type];
4230 }
4231
4232 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4233                                                 unsigned long zone_type,
4234                                                 unsigned long *zholes_size)
4235 {
4236         if (!zholes_size)
4237                 return 0;
4238
4239         return zholes_size[zone_type];
4240 }
4241
4242 #endif
4243
4244 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4245                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4246 {
4247         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4248         enum zone_type i;
4249
4250         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4251                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4252                                                                 zones_size);
4253         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4254
4255         realtotalpages = totalpages;
4256         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4257                 realtotalpages -=
4258                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4259                                                                 zholes_size);
4260         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4261         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4262                                                         realtotalpages);
4263 }
4264
4265 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4266 /*
4267  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4268  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4269  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4270  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4271  * bytes.
4272  */
4273 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4274 {
4275         unsigned long usemapsize;
4276
4277         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4278         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4279         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4280         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4281
4282         return usemapsize / 8;
4283 }
4284
4285 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4286                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4287 {
4288         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4289         zone->pageblock_flags = NULL;
4290         if (usemapsize)
4291                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4292                                                                    usemapsize);
4293 }
4294 #else
4295 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4296                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4297 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4298
4299 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4300
4301 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4302 void __init set_pageblock_order(void)
4303 {
4304         unsigned int order;
4305
4306         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4307         if (pageblock_order)
4308                 return;
4309
4310         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4311                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4312         else
4313                 order = MAX_ORDER - 1;
4314
4315         /*
4316          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4317          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4318          * powerpc.
4319          */
4320         pageblock_order = order;
4321 }
4322 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4323
4324 /*
4325  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4326  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4327  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4328  * the kernel config
4329  */
4330 void __init set_pageblock_order(void)
4331 {
4332 }
4333
4334 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4335
4336 /*
4337  * Set up the zone data structures:
4338  *   - mark all pages reserved
4339  *   - mark all memory queues empty
4340  *   - clear the memory bitmaps
4341  */
4342 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4343                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4344 {
4345         enum zone_type j;
4346         int nid = pgdat->node_id;
4347         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4348         int ret;
4349
4350         pgdat_resize_init(pgdat);
4351         pgdat->nr_zones = 0;
4352         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4353         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4354         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4355         
4356         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4357                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4358                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4359                 enum lru_list l;
4360
4361                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4362                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4363                                                                 zholes_size);
4364
4365                 /*
4366                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4367                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4368                  * and per-cpu initialisations
4369                  */
4370                 memmap_pages =
4371                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4372                 if (realsize >= memmap_pages) {
4373                         realsize -= memmap_pages;
4374                         if (memmap_pages)
4375                                 printk(KERN_DEBUG
4376                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4377                                        zone_names[j], memmap_pages);
4378                 } else
4379                         printk(KERN_WARNING
4380                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4381                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4382
4383                 /* Account for reserved pages */
4384                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4385                         realsize -= dma_reserve;
4386                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4387                                         zone_names[0], dma_reserve);
4388                 }
4389
4390                 if (!is_highmem_idx(j))
4391                         nr_kernel_pages += realsize;
4392                 nr_all_pages += realsize;
4393
4394                 zone->spanned_pages = size;
4395                 zone->present_pages = realsize;
4396 #ifdef CONFIG_NUMA
4397                 zone->node = nid;
4398                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4399                                                 / 100;
4400                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4401 #endif
4402                 zone->name = zone_names[j];
4403                 spin_lock_init(&zone->lock);
4404                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4405                 zone_seqlock_init(zone);
4406                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4407
4408                 zone_pcp_init(zone);
4409                 for_each_lru(l)
4410                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4411                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4412                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4413                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4414                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4415                 zap_zone_vm_stats(zone);
4416                 zone->flags = 0;
4417                 if (!size)
4418                         continue;
4419
4420                 set_pageblock_order();
4421                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4422                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4423                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4424                 BUG_ON(ret);
4425                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4426                 zone_start_pfn += size;
4427         }
4428 }
4429
4430 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4431 {
4432         /* Skip empty nodes */
4433         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4434                 return;
4435
4436 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4437         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4438         if (!pgdat->node_mem_map) {
4439                 unsigned long size, start, end;
4440                 struct page *map;
4441
4442                 /*
4443                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4444                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4445                  * for the buddy allocator to function correctly.
4446                  */
4447                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4448                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4449                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4450                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4451                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4452                 if (!map)
4453                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4454                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4455         }
4456 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4457         /*
4458          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4459          */
4460         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4461                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4462 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4463                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4464                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4465 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4466         }
4467 #endif
4468 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4469 }
4470
4471 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4472                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4473 {
4474         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4475
4476         pgdat->node_id = nid;
4477         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4478         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4479
4480         alloc_node_mem_map(pgdat);
4481 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4482         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4483                 nid, (unsigned long)pgdat,
4484                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4485 #endif
4486
4487         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4488 }
4489
4490 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4491
4492 #if MAX_NUMNODES > 1
4493 /*
4494  * Figure out the number of possible node ids.
4495  */
4496 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4497 {
4498         unsigned int node;
4499         unsigned int highest = 0;
4500
4501         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4502                 highest = node;
4503         nr_node_ids = highest + 1;
4504 }
4505 #else
4506 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4507 {
4508 }
4509 #endif
4510
4511 /**
4512  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4513  * @nid: The node ID the range resides on
4514  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4515  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4516  *
4517  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4518  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4519  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4520  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4521  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4522  */
4523 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4524                                                 unsigned long end_pfn)
4525 {
4526         int i;
4527
4528         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4529                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4530                         "%d entries of %d used\n",
4531                         nid, start_pfn, end_pfn,
4532                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4533
4534         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4535
4536         /* Merge with existing active regions if possible */
4537         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4538                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4539                         continue;
4540
4541                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4542                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4543                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4544                         return;
4545
4546                 /* Merge forward if suitable */
4547                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4548                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4549                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4550                         return;
4551                 }
4552
4553                 /* Merge backward if suitable */
4554                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4555                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4556                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4557                         return;
4558                 }
4559         }
4560
4561         /* Check that early_node_map is large enough */
4562         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4563                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4564                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4565                 return;
4566         }
4567
4568         early_node_map[i].nid = nid;
4569         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4570         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4571         nr_nodemap_entries = i + 1;
4572 }
4573
4574 /**
4575  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4576  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4577  * @start_pfn: The new PFN of the range
4578  * @end_pfn: The new PFN of the range
4579  *
4580  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4581  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4582  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4583  * range.
4584  */
4585 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4586                                 unsigned long end_pfn)
4587 {
4588         int i, j;
4589         int removed = 0;
4590
4591         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4592                           nid, start_pfn, end_pfn);
4593
4594         /* Find the old active region end and shrink */
4595         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4596                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4597                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4598                         /* clear it */
4599                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4600                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4601                         removed = 1;
4602                         continue;
4603                 }
4604                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4605                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4606                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4607                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4608                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4609                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4610                         continue;
4611                 }
4612                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4613                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4614                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4615                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4616                         continue;
4617                 }
4618         }
4619
4620         if (!removed)
4621                 return;
4622
4623         /* remove the blank ones */
4624         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4625                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4626                         continue;
4627                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4628                         continue;
4629                 /* we found it, get rid of it */
4630                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4631                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4632                                 sizeof(early_node_map[j]));
4633                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4634                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4635                 nr_nodemap_entries--;
4636         }
4637 }
4638
4639 /**
4640  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4641  *
4642  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4643  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4644  * all currently registered regions.
4645  */
4646 void __init remove_all_active_ranges(void)
4647 {
4648         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4649         nr_nodemap_entries = 0;
4650 }
4651
4652 /* Compare two active node_active_regions */
4653 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4654 {
4655         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4656         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4657
4658         /* Done this way to avoid overflows */
4659         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4660                 return 1;
4661         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4662                 return -1;
4663
4664         return 0;
4665 }
4666
4667 /* sort the node_map by start_pfn */
4668 void __init sort_node_map(void)
4669 {
4670         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4671                         sizeof(struct node_active_region),
4672                         cmp_node_active_region, NULL);
4673 }
4674
4675 /**
4676  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4677  *
4678  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4679  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4680  * all the nodes.
4681  *
4682  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4683  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4684  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4685  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4686  *
4687  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4688  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4689  * populated node map.
4690  *
4691  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4692  * requirement (single node).
4693  */
4694 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4695 {
4696         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4697         int last_nid = -1;
4698         int i;
4699
4700         for_each_active_range_index_in_nid(i, MAX_NUMNODES) {
4701                 int nid = early_node_map[i].nid;
4702                 unsigned long start = early_node_map[i].start_pfn;
4703                 unsigned long end = early_node_map[i].end_pfn;
4704                 unsigned long mask;
4705
4706                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4707                         last_nid = nid;
4708                         last_end = end;
4709                         continue;
4710                 }
4711
4712                 /*
4713                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4714                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4715                  * too coarse to separate the current node from the last.
4716                  */
4717                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4718                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4719                         mask <<= 1;
4720
4721                 /* accumulate all internode masks */
4722                 accl_mask |= mask;
4723         }
4724
4725         /* convert mask to number of pages */
4726         return ~accl_mask + 1;
4727 }
4728
4729 /* Find the lowest pfn for a node */
4730 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4731 {
4732         int i;
4733         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4734
4735         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4736         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4737                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4738
4739         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4740                 printk(KERN_WARNING
4741                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4742                 return 0;
4743         }
4744
4745         return min_pfn;
4746 }
4747
4748 /**
4749  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4750  *
4751  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4752  * add_active_range().
4753  */
4754 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4755 {
4756         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4757 }
4758
4759 /*
4760  * early_calculate_totalpages()
4761  * Sum pages in active regions for movable zone.
4762  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4763  */
4764 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4765 {
4766         int i;
4767         unsigned long totalpages = 0;
4768
4769         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4770                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4771                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4772                 totalpages += pages;
4773                 if (pages)
4774                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4775         }
4776         return totalpages;
4777 }
4778
4779 /*
4780  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4781  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4782  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4783  * others
4784  */
4785 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4786 {
4787         int i, nid;
4788         unsigned long usable_startpfn;
4789         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4790         /* save the state before borrow the nodemask */
4791         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4792         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4793         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4794
4795         /*
4796          * If movablecore was specified, calculate what size of
4797          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4798          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4799          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4800          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4801          * what movablecore would have allowed.
4802          */
4803         if (required_movablecore) {
4804                 unsigned long corepages;
4805
4806                 /*
4807                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4808                  * was requested by the user
4809                  */
4810                 required_movablecore =
4811                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4812                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4813
4814                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4815         }
4816
4817         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4818         if (!required_kernelcore)
4819                 goto out;
4820
4821         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4822         find_usable_zone_for_movable();
4823         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4824
4825 restart:
4826         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4827         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4828         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4829                 /*
4830                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4831                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4832                  * amount of memory for the kernel
4833                  */
4834                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4835                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4836
4837                 /*
4838                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4839                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4840                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4841                  */
4842                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4843
4844                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4845                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4846                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4847                         unsigned long size_pages;
4848
4849                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4850                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4851                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4852                         if (start_pfn >= end_pfn)
4853                                 continue;
4854
4855                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4856                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4857                                 unsigned long kernel_pages;
4858                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4859                                                                 - start_pfn;
4860
4861                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4862                                                         kernelcore_remaining);
4863                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4864                                                         required_kernelcore);
4865
4866                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4867                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4868
4869                                         /*
4870                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4871                                          * that if we have to rebalance
4872                                          * kernelcore across nodes, we will
4873                                          * not double account here
4874                                          */
4875                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4876                                         continue;
4877                                 }
4878                                 start_pfn = usable_startpfn;
4879                         }
4880
4881                         /*
4882                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4883                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4884                          * number of pages used as kernelcore
4885                          */
4886                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4887                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4888                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4889                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4890
4891                         /*
4892                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4893                          * break if the kernelcore for this node has been
4894                          * satisified
4895                          */
4896                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4897                                                                 size_pages);
4898                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4899                         if (!kernelcore_remaining)
4900                                 break;
4901                 }
4902         }
4903
4904         /*
4905          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4906          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4907          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4908          * satisified
4909          */
4910         usable_nodes--;
4911         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4912                 goto restart;
4913
4914         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4915         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4916                 zone_movable_pfn[nid] =
4917                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4918
4919 out:
4920         /* restore the node_state */
4921         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4922 }
4923
4924 /* Any regular memory on that node ? */
4925 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4926 {
4927 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4928         enum zone_type zone_type;
4929
4930         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4931                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4932                 if (zone->present_pages)
4933                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4934         }
4935 #endif
4936 }
4937
4938 /**
4939  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4940  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4941  *
4942  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4943  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4944  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4945  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4946  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4947  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4948  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4949  * at arch_max_dma_pfn.
4950  */
4951 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4952 {
4953         unsigned long nid;
4954         int i;
4955
4956         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4957         sort_node_map();
4958
4959         /* Record where the zone boundaries are */
4960         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4961                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4962         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4963                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4964         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4965         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4966         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4967                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4968                         continue;
4969                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4970                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4971                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4972                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4973         }
4974         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4975         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4976
4977         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4978         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4979         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4980
4981         /* Print out the zone ranges */
4982         printk("Zone PFN ranges:\n");
4983         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4984                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4985                         continue;
4986                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4987                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4988                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4989                         printk("empty\n");
4990                 else
4991                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4992                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4993                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4994         }
4995
4996         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4997         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4998         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4999                 if (zone_movable_pfn[i])
5000                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
5001         }
5002
5003         /* Print out the early_node_map[] */
5004         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
5005         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
5006                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
5007                                                 early_node_map[i].start_pfn,
5008                                                 early_node_map[i].end_pfn);
5009
5010         /* Initialise every node */
5011         mminit_verify_pageflags_layout();
5012         setup_nr_node_ids();
5013         for_each_online_node(nid) {
5014                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5015                 free_area_init_node(nid, NULL,
5016                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5017
5018                 /* Any memory on that node */
5019                 if (pgdat->node_present_pages)
5020                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5021                 check_for_regular_memory(pgdat);
5022         }
5023 }
5024
5025 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5026 {
5027         unsigned long long coremem;
5028         if (!p)
5029                 return -EINVAL;
5030
5031         coremem = memparse(p, &p);
5032         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5033
5034         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5035         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5036
5037         return 0;
5038 }
5039
5040 /*
5041  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5042  * cannot be reclaimed or migrated.
5043  */
5044 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5045 {
5046         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5047 }
5048
5049 /*
5050  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5051  * can be reclaimed or migrated.
5052  */
5053 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5054 {
5055         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5056 }
5057
5058 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5059 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5060
5061 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
5062
5063 /**
5064  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5065  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5066  *
5067  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5068  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5069  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5070  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5071  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5072  * smaller per-cpu batchsize.
5073  */
5074 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5075 {
5076         dma_reserve = new_dma_reserve;
5077 }
5078
5079 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5080 {
5081         free_area_init_node(0, zones_size,
5082                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5083 }
5084
5085 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5086                                  unsigned long action, void *hcpu)
5087 {
5088         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5089
5090         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5091                 drain_pages(cpu);
5092
5093                 /*
5094                  * Spill the event counters of the dead processor
5095                  * into the current processors event counters.
5096                  * This artificially elevates the count of the current
5097                  * processor.
5098                  */
5099                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5100
5101                 /*
5102                  * Zero the differential counters of the dead processor
5103                  * so that the vm statistics are consistent.
5104                  *
5105                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5106                  * race with what we are doing.
5107                  */
5108                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5109         }
5110         return NOTIFY_OK;
5111 }
5112
5113 void __init page_alloc_init(void)
5114 {
5115         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5116 }
5117
5118 /*
5119  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5120  *      or min_free_kbytes changes.
5121  */
5122 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5123 {
5124         struct pglist_data *pgdat;
5125         unsigned long reserve_pages = 0;
5126         enum zone_type i, j;
5127
5128         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5129                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5130                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5131                         unsigned long max = 0;
5132
5133                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5134                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5135                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5136                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5137                         }
5138
5139                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5140                         max += high_wmark_pages(zone);
5141
5142                         if (max > zone->present_pages)
5143                                 max = zone->present_pages;
5144                         reserve_pages += max;
5145                 }
5146         }
5147         totalreserve_pages = reserve_pages;
5148 }
5149
5150 /*
5151  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5152  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5153  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5154  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5155  */
5156 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5157 {
5158         struct pglist_data *pgdat;
5159         enum zone_type j, idx;
5160
5161         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5162                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5163                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5164                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5165
5166                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5167
5168                         idx = j;
5169                         while (idx) {
5170                                 struct zone *lower_zone;
5171
5172                                 idx--;
5173
5174                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5175                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5176
5177                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5178                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5179                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5180                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5181                         }
5182                 }
5183         }
5184
5185         /* update totalreserve_pages */
5186         calculate_totalreserve_pages();
5187 }
5188
5189 /**
5190  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5191  * or when memory is hot-{added|removed}
5192  *
5193  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5194  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5195  */
5196 void setup_per_zone_wmarks(void)
5197 {
5198         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5199         unsigned long lowmem_pages = 0;
5200         struct zone *zone;
5201         unsigned long flags;
5202
5203         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5204         for_each_zone(zone) {
5205                 if (!is_highmem(zone))
5206                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5207         }
5208
5209         for_each_zone(zone) {
5210                 u64 tmp;
5211
5212                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5213                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5214                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5215                 if (is_highmem(zone)) {
5216                         /*
5217                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5218                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5219                          * value here.
5220                          *
5221                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5222                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5223                          * not be capped for highmem.
5224                          */
5225                         int min_pages;
5226
5227                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5228                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5229                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5230                         if (min_pages > 128)
5231                                 min_pages = 128;
5232                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5233                 } else {
5234                         /*
5235                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5236                          * proportionate to the zone's size.
5237                          */
5238                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5239                 }
5240
5241                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5242                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5243                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5244                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5245         }
5246
5247         /* update totalreserve_pages */
5248         calculate_totalreserve_pages();
5249 }
5250
5251 /*
5252  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5253  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5254  * to be referenced again before it is swapped out.
5255  *
5256  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5257  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5258  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5259  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5260  *
5261  * total     target    max
5262  * memory    ratio     inactive anon
5263  * -------------------------------------
5264  *   10MB       1         5MB
5265  *  100MB       1        50MB
5266  *    1GB       3       250MB
5267  *   10GB      10       0.9GB
5268  *  100GB      31         3GB
5269  *    1TB     101        10GB
5270  *   10TB     320        32GB
5271  */
5272 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5273 {
5274         unsigned int gb, ratio;
5275
5276         /* Zone size in gigabytes */
5277         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5278         if (gb)
5279                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5280         else
5281                 ratio = 1;
5282
5283         zone->inactive_ratio = ratio;
5284 }
5285
5286 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5287 {
5288         struct zone *zone;
5289
5290         for_each_zone(zone)
5291                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5292 }
5293
5294 /*
5295  * Initialise min_free_kbytes.
5296  *
5297  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5298  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5299  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5300  *
5301  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5302  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5303  *
5304  * which yields
5305  *
5306  * 16MB:        512k
5307  * 32MB:        724k
5308  * 64MB:        1024k
5309  * 128MB:       1448k
5310  * 256MB:       2048k
5311  * 512MB:       2896k
5312  * 1024MB:      4096k
5313  * 2048MB:      5792k
5314  * 4096MB:      8192k
5315  * 8192MB:      11584k
5316  * 16384MB:     16384k
5317  */
5318 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5319 {
5320         unsigned long lowmem_kbytes;
5321
5322         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5323
5324         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5325         if (min_free_kbytes < 128)
5326                 min_free_kbytes = 128;
5327         if (min_free_kbytes > 65536)
5328                 min_free_kbytes = 65536;
5329         setup_per_zone_wmarks();
5330         refresh_zone_stat_thresholds();
5331         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5332         setup_per_zone_inactive_ratio();
5333         return 0;
5334 }
5335 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5336
5337 /*
5338  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5339  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5340  *      changes.
5341  */
5342 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5343         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5344 {
5345         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5346         if (write)
5347                 setup_per_zone_wmarks();
5348         return 0;
5349 }
5350
5351 #ifdef CONFIG_NUMA
5352 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5353         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5354 {
5355         struct zone *zone;
5356         int rc;
5357
5358         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5359         if (rc)
5360                 return rc;
5361
5362         for_each_zone(zone)
5363                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5364                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5365         return 0;
5366 }
5367
5368 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5369         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5370 {
5371         struct zone *zone;
5372         int rc;
5373
5374         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5375         if (rc)
5376                 return rc;
5377
5378         for_each_zone(zone)
5379                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5380                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5381         return 0;
5382 }
5383 #endif
5384
5385 /*
5386  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5387  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5388  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5389  *
5390  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5391  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5392  * if in function of the boot time zone sizes.
5393  */
5394 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5395         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5396 {
5397         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5398         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5399         return 0;
5400 }
5401
5402 /*
5403  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5404  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5405  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5406  */
5407
5408 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5409         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5410 {
5411         struct zone *zone;
5412         unsigned int cpu;
5413         int ret;
5414
5415         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5416         if (!write || (ret == -EINVAL))
5417                 return ret;
5418         for_each_populated_zone(zone) {
5419                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5420                         unsigned long  high;
5421                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5422                         setup_pagelist_highmark(
5423                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5424                 }
5425         }
5426         return 0;
5427 }
5428
5429 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5430
5431 #ifdef CONFIG_NUMA
5432 static int __init set_hashdist(char *str)
5433 {
5434         if (!str)
5435                 return 0;
5436         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5437         return 1;
5438 }
5439 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5440 #endif
5441
5442 /*
5443  * allocate a large system hash table from bootmem
5444  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5445  *   quantity of entries
5446  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5447  */
5448 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5449                                      unsigned long bucketsize,
5450                                      unsigned long numentries,
5451                                      int scale,
5452                                      int flags,
5453                                      unsigned int *_hash_shift,
5454                                      unsigned int *_hash_mask,
5455                                      unsigned long limit)
5456 {
5457         unsigned long long max = limit;
5458         unsigned long log2qty, size;
5459         void *table = NULL;
5460
5461         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5462         if (!numentries) {
5463                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5464                 numentries = nr_kernel_pages;
5465                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5466                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5467                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5468
5469                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5470                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5471                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5472                 else
5473                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5474
5475                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5476                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5477                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5478                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5479                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5480                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5481                                 BUG_ON(!numentries);
5482                         }
5483                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5484                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5485         }
5486         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5487
5488         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5489         if (max == 0) {
5490                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5491                 do_div(max, bucketsize);
5492         }
5493
5494         if (numentries > max)
5495                 numentries = max;
5496
5497         log2qty = ilog2(numentries);
5498
5499         do {
5500                 size = bucketsize << log2qty;
5501                 if (flags & HASH_EARLY)
5502                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5503                 else if (hashdist)
5504                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5505                 else {
5506                         /*
5507                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5508                          * some pages at the end of hash table which
5509                          * alloc_pages_exact() automatically does
5510                          */
5511                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5512                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5513                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5514                         }
5515                 }
5516         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5517
5518         if (!table)
5519                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5520
5521         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5522                tablename,
5523                (1UL << log2qty),
5524                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5525                size);
5526
5527         if (_hash_shift)
5528                 *_hash_shift = log2qty;
5529         if (_hash_mask)
5530                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5531
5532         return table;
5533 }
5534
5535 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5536 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5537                                                         unsigned long pfn)
5538 {
5539 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5540         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5541 #else
5542         return zone->pageblock_flags;
5543 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5544 }
5545
5546 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5547 {
5548 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5549         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5550         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5551 #else
5552         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5553         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5554 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5555 }
5556
5557 /**
5558  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5559  * @page: The page within the block of interest
5560  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5561  * @end_bitidx: The last bit of interest
5562  * returns pageblock_bits flags
5563  */
5564 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5565                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5566 {
5567         struct zone *zone;
5568         unsigned long *bitmap;
5569         unsigned long pfn, bitidx;
5570         unsigned long flags = 0;
5571         unsigned long value = 1;
5572
5573         zone = page_zone(page);
5574         pfn = page_to_pfn(page);
5575         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5576         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5577
5578         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5579                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5580                         flags |= value;
5581
5582         return flags;
5583 }
5584
5585 /**
5586  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5587  * @page: The page within the block of interest
5588  * @start_bitidx: The first bit of interest
5589  * @end_bitidx: The last bit of interest
5590  * @flags: The flags to set
5591  */
5592 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5593                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5594 {
5595         struct zone *zone;
5596         unsigned long *bitmap;
5597         unsigned long pfn, bitidx;
5598         unsigned long value = 1;
5599
5600         zone = page_zone(page);
5601         pfn = page_to_pfn(page);
5602         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5603         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5604         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5605         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5606
5607         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5608                 if (flags & value)
5609                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5610                 else
5611                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5612 }
5613
5614 /*
5615  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5616  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5617  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5618  */
5619
5620 static int
5621 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5622 {
5623         unsigned long pfn, iter, found;
5624         /*
5625          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5626          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5627          */
5628         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5629                 return true;
5630
5631         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5632                 return true;
5633
5634         pfn = page_to_pfn(page);
5635         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5636                 unsigned long check = pfn + iter;
5637
5638                 if (!pfn_valid_within(check))
5639                         continue;
5640
5641                 page = pfn_to_page(check);
5642                 if (!page_count(page)) {
5643                         if (PageBuddy(page))
5644                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5645                         continue;
5646                 }
5647                 if (!PageLRU(page))
5648                         found++;
5649                 /*
5650                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5651                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5652                  * and it still to be fixed.
5653                  */
5654                 /*
5655                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5656                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5657                  *
5658                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5659                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5660                  * page at boot.
5661                  */
5662                 if (found > count)
5663                         return false;
5664         }
5665         return true;
5666 }
5667
5668 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5669 {
5670         struct zone *zone = page_zone(page);
5671         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5672
5673         /*
5674          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5675          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5676          * the zone but still within the section.
5677          */
5678         if (!zone || zone->zone_start_pfn > pfn ||
5679                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5680                 return false;
5681
5682         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5683 }
5684
5685 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5686 {
5687         struct zone *zone;
5688         unsigned long flags, pfn;
5689         struct memory_isolate_notify arg;
5690         int notifier_ret;
5691         int ret = -EBUSY;
5692
5693         zone = page_zone(page);
5694
5695         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5696
5697         pfn = page_to_pfn(page);
5698         arg.start_pfn = pfn;
5699         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5700         arg.pages_found = 0;
5701
5702         /*
5703          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5704          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5705          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5706          * number of pages in a range that are held by the balloon
5707          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5708          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5709          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5710          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5711          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5712          */
5713         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5714         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5715         if (notifier_ret)
5716                 goto out;
5717         /*
5718          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5719          * We just check MOVABLE pages.
5720          */
5721         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5722                 ret = 0;
5723
5724         /*
5725          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5726          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5727          */
5728
5729 out:
5730         if (!ret) {
5731                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5732                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5733         }
5734
5735         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5736         if (!ret)
5737                 drain_all_pages();
5738         return ret;
5739 }
5740
5741 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5742 {
5743         struct zone *zone;
5744         unsigned long flags;
5745         zone = page_zone(page);
5746         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5747         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5748                 goto out;
5749         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5750         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5751 out:
5752         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5753 }
5754
5755 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5756 /*
5757  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5758  */
5759 void
5760 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5761 {
5762         struct page *page;
5763         struct zone *zone;
5764         int order, i;
5765         unsigned long pfn;
5766         unsigned long flags;
5767         /* find the first valid pfn */
5768         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5769                 if (pfn_valid(pfn))
5770                         break;
5771         if (pfn == end_pfn)
5772                 return;
5773         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5774         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5775         pfn = start_pfn;
5776         while (pfn < end_pfn) {
5777                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5778                         pfn++;
5779                         continue;
5780                 }
5781                 page = pfn_to_page(pfn);
5782                 BUG_ON(page_count(page));
5783                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5784                 order = page_order(page);
5785 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5786                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5787                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5788 #endif
5789                 list_del(&page->lru);
5790                 rmv_page_order(page);
5791                 zone->free_area[order].nr_free--;
5792                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5793                                       - (1UL << order));
5794                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5795                         SetPageReserved((page+i));
5796                 pfn += (1 << order);
5797         }
5798         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5799 }
5800 #endif
5801
5802 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5803 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5804 {
5805         struct zone *zone = page_zone(page);
5806         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5807         unsigned long flags;
5808         int order;
5809
5810         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5811         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5812                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5813
5814                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5815                         break;
5816         }
5817         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5818
5819         return order < MAX_ORDER;
5820 }
5821 #endif
5822
5823 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5824         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5825         {1UL << PG_error,               "error"         },
5826         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5827         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5828         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5829         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5830         {1UL << PG_active,              "active"        },
5831         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5832         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5833         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5834         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5835         {1UL << PG_private,             "private"       },
5836         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5837         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5838 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5839         {1UL << PG_head,                "head"          },
5840         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5841 #else
5842         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5843 #endif
5844         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5845         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5846         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5847         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5848         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5849 #ifdef CONFIG_MMU
5850         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5851 #endif
5852 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5853         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5854 #endif
5855 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5856         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5857 #endif
5858         {-1UL,                          NULL            },
5859 };
5860
5861 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5862 {
5863         const char *delim = "";
5864         unsigned long mask;
5865         int i;
5866
5867         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5868
5869         /* remove zone id */
5870         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5871
5872         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5873
5874                 mask = pageflag_names[i].mask;
5875                 if ((flags & mask) != mask)
5876                         continue;
5877
5878                 flags &= ~mask;
5879                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5880                 delim = "|";
5881         }
5882
5883         /* check for left over flags */
5884         if (flags)
5885                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5886
5887         printk(")\n");
5888 }
5889
5890 void dump_page(struct page *page)
5891 {
5892         printk(KERN_ALERT
5893                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5894                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5895                 page->mapping, page->index);
5896         dump_page_flags(page->flags);
5897         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5898 }