mm: add free_hot_cold_page_list() helper
[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 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
131
132 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
133 int pageblock_order __read_mostly;
134 #endif
135
136 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
137
138 /*
139  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
140  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
141  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
142  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
143  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
144  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
145  *
146  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
147  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
148  */
149 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
150 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
151          256,
152 #endif
153 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
154          256,
155 #endif
156 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
157          32,
158 #endif
159          32,
160 };
161
162 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
163
164 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
165 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
166          "DMA",
167 #endif
168 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
169          "DMA32",
170 #endif
171          "Normal",
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          "HighMem",
174 #endif
175          "Movable",
176 };
177
178 int min_free_kbytes = 1024;
179
180 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
181 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
182 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
183
184 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
185   /*
186    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
187    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
188    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
189    * so the number of times add_active_range() can be called is
190    * related to the number of nodes and the number of holes
191    */
192   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
193     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
194     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
195   #else
196     #if MAX_NUMNODES >= 32
197       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
198       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
199     #else
200       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
201       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
202     #endif
203   #endif
204
205   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
206   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
207   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
208   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
209   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
210   static unsigned long __initdata required_movablecore;
211   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
212
213   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
214   int movable_zone;
215   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
216 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
217
218 #if MAX_NUMNODES > 1
219 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
220 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
221 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
222 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
223 #endif
224
225 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
226
227 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
228 {
229
230         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
231                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
232
233         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
234                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
235 }
236
237 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
238
239 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
240 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
241 {
242         int ret = 0;
243         unsigned seq;
244         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
245
246         do {
247                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
248                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
249                         ret = 1;
250                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
251                         ret = 1;
252         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
253
254         return ret;
255 }
256
257 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
258 {
259         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
260                 return 0;
261         if (zone != page_zone(page))
262                 return 0;
263
264         return 1;
265 }
266 /*
267  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
268  */
269 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
270 {
271         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
272                 return 1;
273         if (!page_is_consistent(zone, page))
274                 return 1;
275
276         return 0;
277 }
278 #else
279 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
280 {
281         return 0;
282 }
283 #endif
284
285 static void bad_page(struct page *page)
286 {
287         static unsigned long resume;
288         static unsigned long nr_shown;
289         static unsigned long nr_unshown;
290
291         /* Don't complain about poisoned pages */
292         if (PageHWPoison(page)) {
293                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
294                 return;
295         }
296
297         /*
298          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
299          * or allow a steady drip of one report per second.
300          */
301         if (nr_shown == 60) {
302                 if (time_before(jiffies, resume)) {
303                         nr_unshown++;
304                         goto out;
305                 }
306                 if (nr_unshown) {
307                         printk(KERN_ALERT
308                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
309                                 nr_unshown);
310                         nr_unshown = 0;
311                 }
312                 nr_shown = 0;
313         }
314         if (nr_shown++ == 0)
315                 resume = jiffies + 60 * HZ;
316
317         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
318                 current->comm, page_to_pfn(page));
319         dump_page(page);
320
321         print_modules();
322         dump_stack();
323 out:
324         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
325         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
326         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
327 }
328
329 /*
330  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
331  *
332  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
333  *
334  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
335  *
336  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
337  * the head page (even the head page has this).
338  *
339  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
340  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
341  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
342  */
343
344 static void free_compound_page(struct page *page)
345 {
346         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
347 }
348
349 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
350 {
351         int i;
352         int nr_pages = 1 << order;
353
354         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
355         set_compound_order(page, order);
356         __SetPageHead(page);
357         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
358                 struct page *p = page + i;
359                 __SetPageTail(p);
360                 set_page_count(p, 0);
361                 p->first_page = page;
362         }
363 }
364
365 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
366 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
367 {
368         int i;
369         int nr_pages = 1 << order;
370         int bad = 0;
371
372         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
373             unlikely(!PageHead(page))) {
374                 bad_page(page);
375                 bad++;
376         }
377
378         __ClearPageHead(page);
379
380         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
381                 struct page *p = page + i;
382
383                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
384                         bad_page(page);
385                         bad++;
386                 }
387                 __ClearPageTail(p);
388         }
389
390         return bad;
391 }
392
393 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
394 {
395         int i;
396
397         /*
398          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
399          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
400          */
401         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
402         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
403                 clear_highpage(page + i);
404 }
405
406 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
407 {
408         set_page_private(page, order);
409         __SetPageBuddy(page);
410 }
411
412 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
413 {
414         __ClearPageBuddy(page);
415         set_page_private(page, 0);
416 }
417
418 /*
419  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
420  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
421  *
422  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
423  * the following equation:
424  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
425  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
426  * 1 buddy is #10:
427  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
428  *
429  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
430  * satisfies the following equation:
431  *     P = B & ~(1 << O)
432  *
433  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
434  */
435 static inline unsigned long
436 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
437 {
438         return page_idx ^ (1 << order);
439 }
440
441 /*
442  * This function checks whether a page is free && is the buddy
443  * we can do coalesce a page and its buddy if
444  * (a) the buddy is not in a hole &&
445  * (b) the buddy is in the buddy system &&
446  * (c) a page and its buddy have the same order &&
447  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
448  *
449  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
450  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
451  *
452  * For recording page's order, we use page_private(page).
453  */
454 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
455                                                                 int order)
456 {
457         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
458                 return 0;
459
460         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
461                 return 0;
462
463         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
464                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
465                 return 1;
466         }
467         return 0;
468 }
469
470 /*
471  * Freeing function for a buddy system allocator.
472  *
473  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
474  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
475  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
476  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
477  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
478  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
479  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
480  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
481  * parts of the VM system.
482  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
483  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
484  * order is recorded in page_private(page) field.
485  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
486  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
487  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
488  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
489  * triggers coalescing into a block of larger size.            
490  *
491  * -- wli
492  */
493
494 static inline void __free_one_page(struct page *page,
495                 struct zone *zone, unsigned int order,
496                 int migratetype)
497 {
498         unsigned long page_idx;
499         unsigned long combined_idx;
500         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
501         struct page *buddy;
502
503         if (unlikely(PageCompound(page)))
504                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
505                         return;
506
507         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
508
509         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
510
511         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
512         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
513
514         while (order < MAX_ORDER-1) {
515                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
516                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
517                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
518                         break;
519
520                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
521                 list_del(&buddy->lru);
522                 zone->free_area[order].nr_free--;
523                 rmv_page_order(buddy);
524                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
525                 page = page + (combined_idx - page_idx);
526                 page_idx = combined_idx;
527                 order++;
528         }
529         set_page_order(page, order);
530
531         /*
532          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
533          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
534          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
535          * that is happening, add the free page to the tail of the list
536          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
537          * as a higher order page
538          */
539         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
540                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
541                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
542                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
543                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
544                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
545                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
546                         list_add_tail(&page->lru,
547                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
548                         goto out;
549                 }
550         }
551
552         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
553 out:
554         zone->free_area[order].nr_free++;
555 }
556
557 /*
558  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
559  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
560  * free_pages_check() will verify...
561  */
562 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
563 {
564         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
565         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
566 }
567
568 static inline int free_pages_check(struct page *page)
569 {
570         if (unlikely(page_mapcount(page) |
571                 (page->mapping != NULL)  |
572                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
573                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
574                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
575                 bad_page(page);
576                 return 1;
577         }
578         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
579                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
580         return 0;
581 }
582
583 /*
584  * Frees a number of pages from the PCP lists
585  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
586  * count is the number of pages to free.
587  *
588  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
589  * see if this freeing clears that state.
590  *
591  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
592  * pinned" detection logic.
593  */
594 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
595                                         struct per_cpu_pages *pcp)
596 {
597         int migratetype = 0;
598         int batch_free = 0;
599         int to_free = count;
600
601         spin_lock(&zone->lock);
602         zone->all_unreclaimable = 0;
603         zone->pages_scanned = 0;
604
605         while (to_free) {
606                 struct page *page;
607                 struct list_head *list;
608
609                 /*
610                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
611                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
612                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
613                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
614                  * lists
615                  */
616                 do {
617                         batch_free++;
618                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
619                                 migratetype = 0;
620                         list = &pcp->lists[migratetype];
621                 } while (list_empty(list));
622
623                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
624                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
625                         batch_free = to_free;
626
627                 do {
628                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
629                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
630                         list_del(&page->lru);
631                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
632                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
633                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
634                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
635         }
636         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
637         spin_unlock(&zone->lock);
638 }
639
640 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
641                                 int migratetype)
642 {
643         spin_lock(&zone->lock);
644         zone->all_unreclaimable = 0;
645         zone->pages_scanned = 0;
646
647         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
648         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
649         spin_unlock(&zone->lock);
650 }
651
652 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
653 {
654         int i;
655         int bad = 0;
656
657         trace_mm_page_free_direct(page, order);
658         kmemcheck_free_shadow(page, order);
659
660         if (PageAnon(page))
661                 page->mapping = NULL;
662         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
663                 bad += free_pages_check(page + i);
664         if (bad)
665                 return false;
666
667         if (!PageHighMem(page)) {
668                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
669                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
670                                            PAGE_SIZE << order);
671         }
672         arch_free_page(page, order);
673         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
674
675         return true;
676 }
677
678 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
679 {
680         unsigned long flags;
681         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
682
683         if (!free_pages_prepare(page, order))
684                 return;
685
686         local_irq_save(flags);
687         if (unlikely(wasMlocked))
688                 free_page_mlock(page);
689         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
690         free_one_page(page_zone(page), page, order,
691                                         get_pageblock_migratetype(page));
692         local_irq_restore(flags);
693 }
694
695 /*
696  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
697  */
698 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
699 {
700         if (order == 0) {
701                 __ClearPageReserved(page);
702                 set_page_count(page, 0);
703                 set_page_refcounted(page);
704                 __free_page(page);
705         } else {
706                 int loop;
707
708                 prefetchw(page);
709                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
710                         struct page *p = &page[loop];
711
712                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
713                                 prefetchw(p + 1);
714                         __ClearPageReserved(p);
715                         set_page_count(p, 0);
716                 }
717
718                 set_page_refcounted(page);
719                 __free_pages(page, order);
720         }
721 }
722
723
724 /*
725  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
726  * Please do not alter this order without good reasons and regression
727  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
728  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
729  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
730  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
731  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
732  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
733  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
734  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
735  *
736  * -- wli
737  */
738 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
739         int low, int high, struct free_area *area,
740         int migratetype)
741 {
742         unsigned long size = 1 << high;
743
744         while (high > low) {
745                 area--;
746                 high--;
747                 size >>= 1;
748                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
749                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
750                 area->nr_free++;
751                 set_page_order(&page[size], high);
752         }
753 }
754
755 /*
756  * This page is about to be returned from the page allocator
757  */
758 static inline int check_new_page(struct page *page)
759 {
760         if (unlikely(page_mapcount(page) |
761                 (page->mapping != NULL)  |
762                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
763                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
764                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
765                 bad_page(page);
766                 return 1;
767         }
768         return 0;
769 }
770
771 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
772 {
773         int i;
774
775         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
776                 struct page *p = page + i;
777                 if (unlikely(check_new_page(p)))
778                         return 1;
779         }
780
781         set_page_private(page, 0);
782         set_page_refcounted(page);
783
784         arch_alloc_page(page, order);
785         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
786
787         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
788                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
789
790         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
791                 prep_compound_page(page, order);
792
793         return 0;
794 }
795
796 /*
797  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
798  * the smallest available page from the freelists
799  */
800 static inline
801 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
802                                                 int migratetype)
803 {
804         unsigned int current_order;
805         struct free_area * area;
806         struct page *page;
807
808         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
809         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
810                 area = &(zone->free_area[current_order]);
811                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
812                         continue;
813
814                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
815                                                         struct page, lru);
816                 list_del(&page->lru);
817                 rmv_page_order(page);
818                 area->nr_free--;
819                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
820                 return page;
821         }
822
823         return NULL;
824 }
825
826
827 /*
828  * This array describes the order lists are fallen back to when
829  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
830  */
831 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
832         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
833         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
834         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
835         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
836 };
837
838 /*
839  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
840  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
841  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
842  */
843 static int move_freepages(struct zone *zone,
844                           struct page *start_page, struct page *end_page,
845                           int migratetype)
846 {
847         struct page *page;
848         unsigned long order;
849         int pages_moved = 0;
850
851 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
852         /*
853          * page_zone is not safe to call in this context when
854          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
855          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
856          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
857          * grouping pages by mobility
858          */
859         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
860 #endif
861
862         for (page = start_page; page <= end_page;) {
863                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
864                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
865
866                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
867                         page++;
868                         continue;
869                 }
870
871                 if (!PageBuddy(page)) {
872                         page++;
873                         continue;
874                 }
875
876                 order = page_order(page);
877                 list_move(&page->lru,
878                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
879                 page += 1 << order;
880                 pages_moved += 1 << order;
881         }
882
883         return pages_moved;
884 }
885
886 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
887                                 int migratetype)
888 {
889         unsigned long start_pfn, end_pfn;
890         struct page *start_page, *end_page;
891
892         start_pfn = page_to_pfn(page);
893         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
894         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
895         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
896         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
897
898         /* Do not cross zone boundaries */
899         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
900                 start_page = page;
901         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
902                 return 0;
903
904         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
905 }
906
907 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
908                                         int start_order, int migratetype)
909 {
910         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
911
912         while (nr_pageblocks--) {
913                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
914                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
915         }
916 }
917
918 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
919 static inline struct page *
920 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
921 {
922         struct free_area * area;
923         int current_order;
924         struct page *page;
925         int migratetype, i;
926
927         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
928         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
929                                                 --current_order) {
930                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
931                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
932
933                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
934                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
935                                 continue;
936
937                         area = &(zone->free_area[current_order]);
938                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
939                                 continue;
940
941                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
942                                         struct page, lru);
943                         area->nr_free--;
944
945                         /*
946                          * If breaking a large block of pages, move all free
947                          * pages to the preferred allocation list. If falling
948                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
949                          * aggressive about taking ownership of free pages
950                          */
951                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
952                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
953                                         page_group_by_mobility_disabled) {
954                                 unsigned long pages;
955                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
956                                                                 start_migratetype);
957
958                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
959                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
960                                                 page_group_by_mobility_disabled)
961                                         set_pageblock_migratetype(page,
962                                                                 start_migratetype);
963
964                                 migratetype = start_migratetype;
965                         }
966
967                         /* Remove the page from the freelists */
968                         list_del(&page->lru);
969                         rmv_page_order(page);
970
971                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
972                         if (current_order >= pageblock_order)
973                                 change_pageblock_range(page, current_order,
974                                                         start_migratetype);
975
976                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
977
978                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
979                                 start_migratetype, migratetype);
980
981                         return page;
982                 }
983         }
984
985         return NULL;
986 }
987
988 /*
989  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
990  * Call me with the zone->lock already held.
991  */
992 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
993                                                 int migratetype)
994 {
995         struct page *page;
996
997 retry_reserve:
998         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
999
1000         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1001                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1002
1003                 /*
1004                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1005                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1006                  * and we want just one call site
1007                  */
1008                 if (!page) {
1009                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1010                         goto retry_reserve;
1011                 }
1012         }
1013
1014         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1015         return page;
1016 }
1017
1018 /* 
1019  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1020  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1021  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1022  */
1023 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1024                         unsigned long count, struct list_head *list,
1025                         int migratetype, int cold)
1026 {
1027         int i;
1028         
1029         spin_lock(&zone->lock);
1030         for (i = 0; i < count; ++i) {
1031                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1032                 if (unlikely(page == NULL))
1033                         break;
1034
1035                 /*
1036                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1037                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1038                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1039                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1040                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1041                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1042                  * properly.
1043                  */
1044                 if (likely(cold == 0))
1045                         list_add(&page->lru, list);
1046                 else
1047                         list_add_tail(&page->lru, list);
1048                 set_page_private(page, migratetype);
1049                 list = &page->lru;
1050         }
1051         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1052         spin_unlock(&zone->lock);
1053         return i;
1054 }
1055
1056 #ifdef CONFIG_NUMA
1057 /*
1058  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1059  * currently executing processor on remote nodes after they have
1060  * expired.
1061  *
1062  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1063  * a single processor.
1064  */
1065 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1066 {
1067         unsigned long flags;
1068         int to_drain;
1069
1070         local_irq_save(flags);
1071         if (pcp->count >= pcp->batch)
1072                 to_drain = pcp->batch;
1073         else
1074                 to_drain = pcp->count;
1075         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1076         pcp->count -= to_drain;
1077         local_irq_restore(flags);
1078 }
1079 #endif
1080
1081 /*
1082  * Drain pages of the indicated processor.
1083  *
1084  * The processor must either be the current processor and the
1085  * thread pinned to the current processor or a processor that
1086  * is not online.
1087  */
1088 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1089 {
1090         unsigned long flags;
1091         struct zone *zone;
1092
1093         for_each_populated_zone(zone) {
1094                 struct per_cpu_pageset *pset;
1095                 struct per_cpu_pages *pcp;
1096
1097                 local_irq_save(flags);
1098                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1099
1100                 pcp = &pset->pcp;
1101                 if (pcp->count) {
1102                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1103                         pcp->count = 0;
1104                 }
1105                 local_irq_restore(flags);
1106         }
1107 }
1108
1109 /*
1110  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1111  */
1112 void drain_local_pages(void *arg)
1113 {
1114         drain_pages(smp_processor_id());
1115 }
1116
1117 /*
1118  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1119  */
1120 void drain_all_pages(void)
1121 {
1122         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1123 }
1124
1125 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1126
1127 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1128 {
1129         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1130         unsigned long flags;
1131         int order, t;
1132         struct list_head *curr;
1133
1134         if (!zone->spanned_pages)
1135                 return;
1136
1137         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1138
1139         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1140         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1141                 if (pfn_valid(pfn)) {
1142                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1143
1144                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1145                                 swsusp_unset_page_free(page);
1146                 }
1147
1148         for_each_migratetype_order(order, t) {
1149                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1150                         unsigned long i;
1151
1152                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1153                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1154                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1155                 }
1156         }
1157         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1158 }
1159 #endif /* CONFIG_PM */
1160
1161 /*
1162  * Free a 0-order page
1163  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1164  */
1165 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1166 {
1167         struct zone *zone = page_zone(page);
1168         struct per_cpu_pages *pcp;
1169         unsigned long flags;
1170         int migratetype;
1171         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1172
1173         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1174                 return;
1175
1176         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1177         set_page_private(page, migratetype);
1178         local_irq_save(flags);
1179         if (unlikely(wasMlocked))
1180                 free_page_mlock(page);
1181         __count_vm_event(PGFREE);
1182
1183         /*
1184          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1185          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1186          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1187          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1188          * excessively into the page allocator
1189          */
1190         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1191                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1192                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1193                         goto out;
1194                 }
1195                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1196         }
1197
1198         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1199         if (cold)
1200                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1201         else
1202                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1203         pcp->count++;
1204         if (pcp->count >= pcp->high) {
1205                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1206                 pcp->count -= pcp->batch;
1207         }
1208
1209 out:
1210         local_irq_restore(flags);
1211 }
1212
1213 /*
1214  * Free a list of 0-order pages
1215  */
1216 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1217 {
1218         struct page *page, *next;
1219
1220         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1221                 trace_mm_pagevec_free(page, cold);
1222                 free_hot_cold_page(page, cold);
1223         }
1224 }
1225
1226 /*
1227  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1228  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1229  * Each sub-page must be freed individually.
1230  *
1231  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1232  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1233  */
1234 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1235 {
1236         int i;
1237
1238         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1239         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1240
1241 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1242         /*
1243          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1244          * otherwise free the whole shadow.
1245          */
1246         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1247                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1248 #endif
1249
1250         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1251                 set_page_refcounted(page + i);
1252 }
1253
1254 /*
1255  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1256  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1257  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1258  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1259  * are enabled.
1260  *
1261  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1262  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1263  */
1264 int split_free_page(struct page *page)
1265 {
1266         unsigned int order;
1267         unsigned long watermark;
1268         struct zone *zone;
1269
1270         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1271
1272         zone = page_zone(page);
1273         order = page_order(page);
1274
1275         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1276         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1277         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1278                 return 0;
1279
1280         /* Remove page from free list */
1281         list_del(&page->lru);
1282         zone->free_area[order].nr_free--;
1283         rmv_page_order(page);
1284         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1285
1286         /* Split into individual pages */
1287         set_page_refcounted(page);
1288         split_page(page, order);
1289
1290         if (order >= pageblock_order - 1) {
1291                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1292                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1293                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1294         }
1295
1296         return 1 << order;
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1301  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1302  * or two.
1303  */
1304 static inline
1305 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1306                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1307                         int migratetype)
1308 {
1309         unsigned long flags;
1310         struct page *page;
1311         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1312
1313 again:
1314         if (likely(order == 0)) {
1315                 struct per_cpu_pages *pcp;
1316                 struct list_head *list;
1317
1318                 local_irq_save(flags);
1319                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1320                 list = &pcp->lists[migratetype];
1321                 if (list_empty(list)) {
1322                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1323                                         pcp->batch, list,
1324                                         migratetype, cold);
1325                         if (unlikely(list_empty(list)))
1326                                 goto failed;
1327                 }
1328
1329                 if (cold)
1330                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1331                 else
1332                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1333
1334                 list_del(&page->lru);
1335                 pcp->count--;
1336         } else {
1337                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1338                         /*
1339                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1340                          *
1341                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1342                          * properly detect and handle allocation failures.
1343                          *
1344                          * We most definitely don't want callers attempting to
1345                          * allocate greater than order-1 page units with
1346                          * __GFP_NOFAIL.
1347                          */
1348                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1349                 }
1350                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1351                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1352                 spin_unlock(&zone->lock);
1353                 if (!page)
1354                         goto failed;
1355                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1356         }
1357
1358         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1359         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1360         local_irq_restore(flags);
1361
1362         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1363         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1364                 goto again;
1365         return page;
1366
1367 failed:
1368         local_irq_restore(flags);
1369         return NULL;
1370 }
1371
1372 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1373 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1374 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1375 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1376 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1377
1378 /* Mask to get the watermark bits */
1379 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1380
1381 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1382 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1383 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1384
1385 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1386
1387 static struct {
1388         struct fault_attr attr;
1389
1390         u32 ignore_gfp_highmem;
1391         u32 ignore_gfp_wait;
1392         u32 min_order;
1393 } fail_page_alloc = {
1394         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1395         .ignore_gfp_wait = 1,
1396         .ignore_gfp_highmem = 1,
1397         .min_order = 1,
1398 };
1399
1400 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1401 {
1402         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1403 }
1404 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1405
1406 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1407 {
1408         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1409                 return 0;
1410         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1411                 return 0;
1412         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1413                 return 0;
1414         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1415                 return 0;
1416
1417         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1418 }
1419
1420 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1421
1422 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1423 {
1424         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1425         struct dentry *dir;
1426
1427         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1428                                         &fail_page_alloc.attr);
1429         if (IS_ERR(dir))
1430                 return PTR_ERR(dir);
1431
1432         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1433                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1434                 goto fail;
1435         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1436                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1437                 goto fail;
1438         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1439                                 &fail_page_alloc.min_order))
1440                 goto fail;
1441
1442         return 0;
1443 fail:
1444         debugfs_remove_recursive(dir);
1445
1446         return -ENOMEM;
1447 }
1448
1449 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1450
1451 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1452
1453 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1454
1455 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1456 {
1457         return 0;
1458 }
1459
1460 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1461
1462 /*
1463  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1464  * of the allocation.
1465  */
1466 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1467                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1468 {
1469         /* free_pages my go negative - that's OK */
1470         long min = mark;
1471         int o;
1472
1473         free_pages -= (1 << order) + 1;
1474         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1475                 min -= min / 2;
1476         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1477                 min -= min / 4;
1478
1479         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1480                 return false;
1481         for (o = 0; o < order; o++) {
1482                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1483                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1484
1485                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1486                 min >>= 1;
1487
1488                 if (free_pages <= min)
1489                         return false;
1490         }
1491         return true;
1492 }
1493
1494 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1495                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1496 {
1497         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1498                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1499 }
1500
1501 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1502                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1503 {
1504         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1505
1506         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1507                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1508
1509         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1510                                                                 free_pages);
1511 }
1512
1513 #ifdef CONFIG_NUMA
1514 /*
1515  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1516  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1517  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1518  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1519  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1520  *
1521  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1522  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1523  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1524  *
1525  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1526  * nothing and returns NULL.
1527  *
1528  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1529  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1530  *
1531  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1532  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1533  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1534  * quickly as we can.
1535  */
1536 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1537 {
1538         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1539         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1540
1541         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1542         if (!zlc)
1543                 return NULL;
1544
1545         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1546                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1547                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1548         }
1549
1550         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1551                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1552                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1553         return allowednodes;
1554 }
1555
1556 /*
1557  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1558  * if it is worth looking at further for free memory:
1559  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1560  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1561  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1562  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1563  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1564  * else return false (zero) if it is not.
1565  *
1566  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1567  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1568  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1569  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1570  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1571  * into the second scan of the zonelist.
1572  *
1573  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1574  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1575  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1576  * unturned looking for a free page.
1577  */
1578 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1579                                                 nodemask_t *allowednodes)
1580 {
1581         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1582         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1583         int n;                          /* node that zone *z is on */
1584
1585         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1586         if (!zlc)
1587                 return 1;
1588
1589         i = z - zonelist->_zonerefs;
1590         n = zlc->z_to_n[i];
1591
1592         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1593         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1594 }
1595
1596 /*
1597  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1598  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1599  * from that zone don't waste time re-examining it.
1600  */
1601 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1602 {
1603         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1604         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1605
1606         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1607         if (!zlc)
1608                 return;
1609
1610         i = z - zonelist->_zonerefs;
1611
1612         set_bit(i, zlc->fullzones);
1613 }
1614
1615 /*
1616  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1617  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1618  */
1619 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1620 {
1621         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1622
1623         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1624         if (!zlc)
1625                 return;
1626
1627         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1628 }
1629
1630 #else   /* CONFIG_NUMA */
1631
1632 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1633 {
1634         return NULL;
1635 }
1636
1637 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1638                                 nodemask_t *allowednodes)
1639 {
1640         return 1;
1641 }
1642
1643 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1644 {
1645 }
1646
1647 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1648 {
1649 }
1650 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1651
1652 /*
1653  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1654  * a page.
1655  */
1656 static struct page *
1657 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1658                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1659                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1660 {
1661         struct zoneref *z;
1662         struct page *page = NULL;
1663         int classzone_idx;
1664         struct zone *zone;
1665         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1666         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1667         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1668
1669         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1670 zonelist_scan:
1671         /*
1672          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1673          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1674          */
1675         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1676                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1677                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1678                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1679                                 continue;
1680                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1681                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1682                                 continue;
1683
1684                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1685                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1686                         unsigned long mark;
1687                         int ret;
1688
1689                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1690                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1691                                     classzone_idx, alloc_flags))
1692                                 goto try_this_zone;
1693
1694                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1695                                 /*
1696                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1697                                  * and before considering the first zone allowed
1698                                  * by the cpuset.
1699                                  */
1700                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1701                                 zlc_active = 1;
1702                                 did_zlc_setup = 1;
1703                         }
1704
1705                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1706                                 goto this_zone_full;
1707
1708                         /*
1709                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1710                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1711                          */
1712                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1713                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1714                                 continue;
1715
1716                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1717                         switch (ret) {
1718                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1719                                 /* did not scan */
1720                                 continue;
1721                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1722                                 /* scanned but unreclaimable */
1723                                 continue;
1724                         default:
1725                                 /* did we reclaim enough */
1726                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1727                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1728                                         goto this_zone_full;
1729                         }
1730                 }
1731
1732 try_this_zone:
1733                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1734                                                 gfp_mask, migratetype);
1735                 if (page)
1736                         break;
1737 this_zone_full:
1738                 if (NUMA_BUILD)
1739                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1740         }
1741
1742         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1743                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1744                 zlc_active = 0;
1745                 goto zonelist_scan;
1746         }
1747         return page;
1748 }
1749
1750 /*
1751  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1752  * meminfo in irq context.
1753  */
1754 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1755 {
1756         bool ret = false;
1757
1758 #if NODES_SHIFT > 8
1759         ret = in_interrupt();
1760 #endif
1761         return ret;
1762 }
1763
1764 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1765                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1766                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1767
1768 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1769 {
1770         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1771
1772         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
1773                 return;
1774
1775         /*
1776          * This documents exceptions given to allocations in certain
1777          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1778          * of allowed nodes.
1779          */
1780         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1781                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1782                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1783                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1784         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1785                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1786
1787         if (fmt) {
1788                 struct va_format vaf;
1789                 va_list args;
1790
1791                 va_start(args, fmt);
1792
1793                 vaf.fmt = fmt;
1794                 vaf.va = &args;
1795
1796                 pr_warn("%pV", &vaf);
1797
1798                 va_end(args);
1799         }
1800
1801         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1802                 current->comm, order, gfp_mask);
1803
1804         dump_stack();
1805         if (!should_suppress_show_mem())
1806                 show_mem(filter);
1807 }
1808
1809 static inline int
1810 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1811                                 unsigned long pages_reclaimed)
1812 {
1813         /* Do not loop if specifically requested */
1814         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1815                 return 0;
1816
1817         /*
1818          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1819          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1820          * implementations.
1821          */
1822         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1823                 return 1;
1824
1825         /*
1826          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1827          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1828          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1829          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1830          * allocation still fails, we stop retrying.
1831          */
1832         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1833                 return 1;
1834
1835         /*
1836          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1837          * explicitly requests that.
1838          */
1839         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1840                 return 1;
1841
1842         return 0;
1843 }
1844
1845 static inline struct page *
1846 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1847         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1848         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1849         int migratetype)
1850 {
1851         struct page *page;
1852
1853         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1854         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1855                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1856                 return NULL;
1857         }
1858
1859         /*
1860          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1861          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1862          * we're still under heavy pressure.
1863          */
1864         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1865                 order, zonelist, high_zoneidx,
1866                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1867                 preferred_zone, migratetype);
1868         if (page)
1869                 goto out;
1870
1871         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1872                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1873                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1874                         goto out;
1875                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1876                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1877                         goto out;
1878                 /*
1879                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1880                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1881                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1882                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1883                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1884                  */
1885                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1886                         goto out;
1887         }
1888         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1889         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1890
1891 out:
1892         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1893         return page;
1894 }
1895
1896 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1897 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1898 static struct page *
1899 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1900         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1901         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1902         int migratetype, bool sync_migration,
1903         bool *deferred_compaction,
1904         unsigned long *did_some_progress)
1905 {
1906         struct page *page;
1907
1908         if (!order)
1909                 return NULL;
1910
1911         if (compaction_deferred(preferred_zone)) {
1912                 *deferred_compaction = true;
1913                 return NULL;
1914         }
1915
1916         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1917         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1918                                                 nodemask, sync_migration);
1919         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1920         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1921
1922                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1923                 drain_pages(get_cpu());
1924                 put_cpu();
1925
1926                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1927                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1928                                 alloc_flags, preferred_zone,
1929                                 migratetype);
1930                 if (page) {
1931                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1932                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1933                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1934                         return page;
1935                 }
1936
1937                 /*
1938                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1939                  * The most likely reason is that pages exist,
1940                  * but not enough to satisfy watermarks.
1941                  */
1942                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1943
1944                 /*
1945                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
1946                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
1947                  */
1948                 if (sync_migration)
1949                         defer_compaction(preferred_zone);
1950
1951                 cond_resched();
1952         }
1953
1954         return NULL;
1955 }
1956 #else
1957 static inline struct page *
1958 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1959         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1960         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1961         int migratetype, bool sync_migration,
1962         bool *deferred_compaction,
1963         unsigned long *did_some_progress)
1964 {
1965         return NULL;
1966 }
1967 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1968
1969 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1970 static inline struct page *
1971 __alloc_pages_direct_reclaim(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, unsigned long *did_some_progress)
1975 {
1976         struct page *page = NULL;
1977         struct reclaim_state reclaim_state;
1978         bool drained = false;
1979
1980         cond_resched();
1981
1982         /* We now go into synchronous reclaim */
1983         cpuset_memory_pressure_bump();
1984         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1985         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1986         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1987         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1988
1989         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1990
1991         current->reclaim_state = NULL;
1992         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1993         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1994
1995         cond_resched();
1996
1997         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1998                 return NULL;
1999
2000         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2001         if (NUMA_BUILD)
2002                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2003
2004 retry:
2005         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2006                                         zonelist, high_zoneidx,
2007                                         alloc_flags, preferred_zone,
2008                                         migratetype);
2009
2010         /*
2011          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2012          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2013          */
2014         if (!page && !drained) {
2015                 drain_all_pages();
2016                 drained = true;
2017                 goto retry;
2018         }
2019
2020         return page;
2021 }
2022
2023 /*
2024  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2025  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2026  */
2027 static inline struct page *
2028 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2029         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2030         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2031         int migratetype)
2032 {
2033         struct page *page;
2034
2035         do {
2036                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2037                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2038                         preferred_zone, migratetype);
2039
2040                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2041                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2042         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2043
2044         return page;
2045 }
2046
2047 static inline
2048 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2049                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2050                                                 enum zone_type classzone_idx)
2051 {
2052         struct zoneref *z;
2053         struct zone *zone;
2054
2055         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2056                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2057 }
2058
2059 static inline int
2060 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2061 {
2062         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2063         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2064
2065         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2066         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2067
2068         /*
2069          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2070          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2071          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2072          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2073          */
2074         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2075
2076         if (!wait) {
2077                 /*
2078                  * Not worth trying to allocate harder for
2079                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2080                  */
2081                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2082                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2083                 /*
2084                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2085                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2086                  */
2087                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2088         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2089                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2090
2091         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2092                 if (!in_interrupt() &&
2093                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2094                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2095                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2096         }
2097
2098         return alloc_flags;
2099 }
2100
2101 static inline struct page *
2102 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2103         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2104         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2105         int migratetype)
2106 {
2107         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2108         struct page *page = NULL;
2109         int alloc_flags;
2110         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2111         unsigned long did_some_progress;
2112         bool sync_migration = false;
2113         bool deferred_compaction = false;
2114
2115         /*
2116          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2117          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2118          * be using allocators in order of preference for an area that is
2119          * too large.
2120          */
2121         if (order >= MAX_ORDER) {
2122                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2123                 return NULL;
2124         }
2125
2126         /*
2127          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2128          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2129          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2130          * using a larger set of nodes after it has established that the
2131          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2132          * over allocated.
2133          */
2134         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2135                 goto nopage;
2136
2137 restart:
2138         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2139                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2140                                                 zone_idx(preferred_zone));
2141
2142         /*
2143          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2144          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2145          * to how we want to proceed.
2146          */
2147         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2148
2149         /*
2150          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2151          * cpusets.
2152          */
2153         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2154                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2155                                         &preferred_zone);
2156
2157 rebalance:
2158         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2159         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2160                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2161                         preferred_zone, migratetype);
2162         if (page)
2163                 goto got_pg;
2164
2165         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2166         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2167                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2168                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2169                                 preferred_zone, migratetype);
2170                 if (page)
2171                         goto got_pg;
2172         }
2173
2174         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2175         if (!wait)
2176                 goto nopage;
2177
2178         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2179         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2180                 goto nopage;
2181
2182         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2183         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2184                 goto nopage;
2185
2186         /*
2187          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2188          * attempts after direct reclaim are synchronous
2189          */
2190         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2191                                         zonelist, high_zoneidx,
2192                                         nodemask,
2193                                         alloc_flags, preferred_zone,
2194                                         migratetype, sync_migration,
2195                                         &deferred_compaction,
2196                                         &did_some_progress);
2197         if (page)
2198                 goto got_pg;
2199         sync_migration = true;
2200
2201         /*
2202          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2203          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2204          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2205          * allocation now instead of entering direct reclaim
2206          */
2207         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2208                 goto nopage;
2209
2210         /* Try direct reclaim and then allocating */
2211         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2212                                         zonelist, high_zoneidx,
2213                                         nodemask,
2214                                         alloc_flags, preferred_zone,
2215                                         migratetype, &did_some_progress);
2216         if (page)
2217                 goto got_pg;
2218
2219         /*
2220          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2221          * running out of options and have to consider going OOM
2222          */
2223         if (!did_some_progress) {
2224                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2225                         if (oom_killer_disabled)
2226                                 goto nopage;
2227                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2228                                         zonelist, high_zoneidx,
2229                                         nodemask, preferred_zone,
2230                                         migratetype);
2231                         if (page)
2232                                 goto got_pg;
2233
2234                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2235                                 /*
2236                                  * The oom killer is not called for high-order
2237                                  * allocations that may fail, so if no progress
2238                                  * is being made, there are no other options and
2239                                  * retrying is unlikely to help.
2240                                  */
2241                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2242                                         goto nopage;
2243                                 /*
2244                                  * The oom killer is not called for lowmem
2245                                  * allocations to prevent needlessly killing
2246                                  * innocent tasks.
2247                                  */
2248                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2249                                         goto nopage;
2250                         }
2251
2252                         goto restart;
2253                 }
2254         }
2255
2256         /* Check if we should retry the allocation */
2257         pages_reclaimed += did_some_progress;
2258         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2259                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2260                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2261                 goto rebalance;
2262         } else {
2263                 /*
2264                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2265                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2266                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2267                  */
2268                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2269                                         zonelist, high_zoneidx,
2270                                         nodemask,
2271                                         alloc_flags, preferred_zone,
2272                                         migratetype, sync_migration,
2273                                         &deferred_compaction,
2274                                         &did_some_progress);
2275                 if (page)
2276                         goto got_pg;
2277         }
2278
2279 nopage:
2280         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2281         return page;
2282 got_pg:
2283         if (kmemcheck_enabled)
2284                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2285         return page;
2286
2287 }
2288
2289 /*
2290  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2291  */
2292 struct page *
2293 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2294                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2295 {
2296         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2297         struct zone *preferred_zone;
2298         struct page *page = NULL;
2299         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2300         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2301
2302         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2303
2304         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2305
2306         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2307
2308         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2309                 return NULL;
2310
2311         /*
2312          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2313          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2314          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2315          */
2316         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2317                 return NULL;
2318
2319 retry_cpuset:
2320         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2321
2322         /* The preferred zone is used for statistics later */
2323         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2324                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2325                                 &preferred_zone);
2326         if (!preferred_zone)
2327                 goto out;
2328
2329         /* First allocation attempt */
2330         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2331                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2332                         preferred_zone, migratetype);
2333         if (unlikely(!page))
2334                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2335                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2336                                 preferred_zone, migratetype);
2337
2338         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2339
2340 out:
2341         /*
2342          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2343          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2344          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2345          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2346          */
2347         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2348                 goto retry_cpuset;
2349
2350         return page;
2351 }
2352 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2353
2354 /*
2355  * Common helper functions.
2356  */
2357 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2358 {
2359         struct page *page;
2360
2361         /*
2362          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2363          * a highmem page
2364          */
2365         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2366
2367         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2368         if (!page)
2369                 return 0;
2370         return (unsigned long) page_address(page);
2371 }
2372 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2373
2374 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2375 {
2376         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2377 }
2378 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2379
2380 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2381 {
2382         int i = pagevec_count(pvec);
2383
2384         while (--i >= 0) {
2385                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2386                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2387         }
2388 }
2389
2390 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2391 {
2392         if (put_page_testzero(page)) {
2393                 if (order == 0)
2394                         free_hot_cold_page(page, 0);
2395                 else
2396                         __free_pages_ok(page, order);
2397         }
2398 }
2399
2400 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2401
2402 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2403 {
2404         if (addr != 0) {
2405                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2406                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2407         }
2408 }
2409
2410 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2411
2412 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2413 {
2414         if (addr) {
2415                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2416                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2417
2418                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2419                 while (used < alloc_end) {
2420                         free_page(used);
2421                         used += PAGE_SIZE;
2422                 }
2423         }
2424         return (void *)addr;
2425 }
2426
2427 /**
2428  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2429  * @size: the number of bytes to allocate
2430  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2431  *
2432  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2433  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2434  * allocate memory in power-of-two pages.
2435  *
2436  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2437  *
2438  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2439  */
2440 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2441 {
2442         unsigned int order = get_order(size);
2443         unsigned long addr;
2444
2445         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2446         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2447 }
2448 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2449
2450 /**
2451  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2452  *                         pages on a node.
2453  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2454  * @size: the number of bytes to allocate
2455  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2456  *
2457  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2458  * back.
2459  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2460  * but is not exact.
2461  */
2462 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2463 {
2464         unsigned order = get_order(size);
2465         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2466         if (!p)
2467                 return NULL;
2468         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2469 }
2470 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2471
2472 /**
2473  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2474  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2475  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2476  *
2477  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2478  */
2479 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2480 {
2481         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2482         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2483
2484         while (addr < end) {
2485                 free_page(addr);
2486                 addr += PAGE_SIZE;
2487         }
2488 }
2489 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2490
2491 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2492 {
2493         struct zoneref *z;
2494         struct zone *zone;
2495
2496         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2497         unsigned int sum = 0;
2498
2499         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2500
2501         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2502                 unsigned long size = zone->present_pages;
2503                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2504                 if (size > high)
2505                         sum += size - high;
2506         }
2507
2508         return sum;
2509 }
2510
2511 /*
2512  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2513  */
2514 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2515 {
2516         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2517 }
2518 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2519
2520 /*
2521  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2522  */
2523 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2524 {
2525         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2526 }
2527
2528 static inline void show_node(struct zone *zone)
2529 {
2530         if (NUMA_BUILD)
2531                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2532 }
2533
2534 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2535 {
2536         val->totalram = totalram_pages;
2537         val->sharedram = 0;
2538         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2539         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2540         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2541         val->freehigh = nr_free_highpages();
2542         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2543 }
2544
2545 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2546
2547 #ifdef CONFIG_NUMA
2548 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2549 {
2550         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2551
2552         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2553         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2554 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2555         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2556         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2557                         NR_FREE_PAGES);
2558 #else
2559         val->totalhigh = 0;
2560         val->freehigh = 0;
2561 #endif
2562         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2563 }
2564 #endif
2565
2566 /*
2567  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2568  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2569  */
2570 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2571 {
2572         bool ret = false;
2573         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2574
2575         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2576                 goto out;
2577
2578         do {
2579                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2580                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2581         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2582 out:
2583         return ret;
2584 }
2585
2586 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2587
2588 /*
2589  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2590  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2591  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2592  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2593  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2594  */
2595 void show_free_areas(unsigned int filter)
2596 {
2597         int cpu;
2598         struct zone *zone;
2599
2600         for_each_populated_zone(zone) {
2601                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2602                         continue;
2603                 show_node(zone);
2604                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2605
2606                 for_each_online_cpu(cpu) {
2607                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2608
2609                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2610
2611                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2612                                cpu, pageset->pcp.high,
2613                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2614                 }
2615         }
2616
2617         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2618                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2619                 " unevictable:%lu"
2620                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2621                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2622                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2623                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2624                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2625                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2626                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2627                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2628                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2629                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2630                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2631                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2632                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2633                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2634                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2635                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2636                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2637                 global_page_state(NR_SHMEM),
2638                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2639                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2640
2641         for_each_populated_zone(zone) {
2642                 int i;
2643
2644                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2645                         continue;
2646                 show_node(zone);
2647                 printk("%s"
2648                         " free:%lukB"
2649                         " min:%lukB"
2650                         " low:%lukB"
2651                         " high:%lukB"
2652                         " active_anon:%lukB"
2653                         " inactive_anon:%lukB"
2654                         " active_file:%lukB"
2655                         " inactive_file:%lukB"
2656                         " unevictable:%lukB"
2657                         " isolated(anon):%lukB"
2658                         " isolated(file):%lukB"
2659                         " present:%lukB"
2660                         " mlocked:%lukB"
2661                         " dirty:%lukB"
2662                         " writeback:%lukB"
2663                         " mapped:%lukB"
2664                         " shmem:%lukB"
2665                         " slab_reclaimable:%lukB"
2666                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2667                         " kernel_stack:%lukB"
2668                         " pagetables:%lukB"
2669                         " unstable:%lukB"
2670                         " bounce:%lukB"
2671                         " writeback_tmp:%lukB"
2672                         " pages_scanned:%lu"
2673                         " all_unreclaimable? %s"
2674                         "\n",
2675                         zone->name,
2676                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2677                         K(min_wmark_pages(zone)),
2678                         K(low_wmark_pages(zone)),
2679                         K(high_wmark_pages(zone)),
2680                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2681                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2682                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2683                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2684                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2685                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2686                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2687                         K(zone->present_pages),
2688                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2689                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2690                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2691                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2692                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2693                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2694                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2695                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2696                                 THREAD_SIZE / 1024,
2697                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2698                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2699                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2700                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2701                         zone->pages_scanned,
2702                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2703                         );
2704                 printk("lowmem_reserve[]:");
2705                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2706                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2707                 printk("\n");
2708         }
2709
2710         for_each_populated_zone(zone) {
2711                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2712
2713                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2714                         continue;
2715                 show_node(zone);
2716                 printk("%s: ", zone->name);
2717
2718                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2719                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2720                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2721                         total += nr[order] << order;
2722                 }
2723                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2724                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2725                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2726                 printk("= %lukB\n", K(total));
2727         }
2728
2729         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2730
2731         show_swap_cache_info();
2732 }
2733
2734 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2735 {
2736         zoneref->zone = zone;
2737         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2738 }
2739
2740 /*
2741  * Builds allocation fallback zone lists.
2742  *
2743  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2744  */
2745 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2746                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2747 {
2748         struct zone *zone;
2749
2750         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2751         zone_type++;
2752
2753         do {
2754                 zone_type--;
2755                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2756                 if (populated_zone(zone)) {
2757                         zoneref_set_zone(zone,
2758                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2759                         check_highest_zone(zone_type);
2760                 }
2761
2762         } while (zone_type);
2763         return nr_zones;
2764 }
2765
2766
2767 /*
2768  *  zonelist_order:
2769  *  0 = automatic detection of better ordering.
2770  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2771  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2772  *
2773  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2774  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2775  */
2776 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2777 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2778 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2779
2780 /* zonelist order in the kernel.
2781  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2782  */
2783 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2784 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2785
2786
2787 #ifdef CONFIG_NUMA
2788 /* The value user specified ....changed by config */
2789 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2790 /* string for sysctl */
2791 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2792 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2793
2794 /*
2795  * interface for configure zonelist ordering.
2796  * command line option "numa_zonelist_order"
2797  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2798  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2799  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2800  */
2801
2802 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2803 {
2804         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2805                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2806         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2807                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2808         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2809                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2810         } else {
2811                 printk(KERN_WARNING
2812                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2813                         "%s\n", s);
2814                 return -EINVAL;
2815         }
2816         return 0;
2817 }
2818
2819 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2820 {
2821         int ret;
2822
2823         if (!s)
2824                 return 0;
2825
2826         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2827         if (ret == 0)
2828                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2829
2830         return ret;
2831 }
2832 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2833
2834 /*
2835  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2836  */
2837 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2838                 void __user *buffer, size_t *length,
2839                 loff_t *ppos)
2840 {
2841         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2842         int ret;
2843         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2844
2845         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2846         if (write)
2847                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2848         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2849         if (ret)
2850                 goto out;
2851         if (write) {
2852                 int oldval = user_zonelist_order;
2853                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2854                         /*
2855                          * bogus value.  restore saved string
2856                          */
2857                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2858                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2859                         user_zonelist_order = oldval;
2860                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2861                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2862                         build_all_zonelists(NULL);
2863                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2864                 }
2865         }
2866 out:
2867         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2868         return ret;
2869 }
2870
2871
2872 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2873 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2874
2875 /**
2876  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2877  * @node: node whose fallback list we're appending
2878  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2879  *
2880  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2881  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2882  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2883  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2884  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2885  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2886  * on them otherwise.
2887  * It returns -1 if no node is found.
2888  */
2889 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2890 {
2891         int n, val;
2892         int min_val = INT_MAX;
2893         int best_node = -1;
2894         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2895
2896         /* Use the local node if we haven't already */
2897         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2898                 node_set(node, *used_node_mask);
2899                 return node;
2900         }
2901
2902         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2903
2904                 /* Don't want a node to appear more than once */
2905                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2906                         continue;
2907
2908                 /* Use the distance array to find the distance */
2909                 val = node_distance(node, n);
2910
2911                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2912                 val += (n < node);
2913
2914                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2915                 tmp = cpumask_of_node(n);
2916                 if (!cpumask_empty(tmp))
2917                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2918
2919                 /* Slight preference for less loaded node */
2920                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2921                 val += node_load[n];
2922
2923                 if (val < min_val) {
2924                         min_val = val;
2925                         best_node = n;
2926                 }
2927         }
2928
2929         if (best_node >= 0)
2930                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2931
2932         return best_node;
2933 }
2934
2935
2936 /*
2937  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2938  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2939  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2940  */
2941 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2942 {
2943         int j;
2944         struct zonelist *zonelist;
2945
2946         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2947         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2948                 ;
2949         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2950                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2951         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2952         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2953 }
2954
2955 /*
2956  * Build gfp_thisnode zonelists
2957  */
2958 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2959 {
2960         int j;
2961         struct zonelist *zonelist;
2962
2963         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2964         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2965         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2966         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2967 }
2968
2969 /*
2970  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2971  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2972  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2973  * may still exist in local DMA zone.
2974  */
2975 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2976
2977 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2978 {
2979         int pos, j, node;
2980         int zone_type;          /* needs to be signed */
2981         struct zone *z;
2982         struct zonelist *zonelist;
2983
2984         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2985         pos = 0;
2986         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2987                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2988                         node = node_order[j];
2989                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2990                         if (populated_zone(z)) {
2991                                 zoneref_set_zone(z,
2992                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2993                                 check_highest_zone(zone_type);
2994                         }
2995                 }
2996         }
2997         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2998         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2999 }
3000
3001 static int default_zonelist_order(void)
3002 {
3003         int nid, zone_type;
3004         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3005         struct zone *z;
3006         int average_size;
3007         /*
3008          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3009          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3010          * into OOM very easily.
3011          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3012          */
3013         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3014         low_kmem_size = 0;
3015         total_size = 0;
3016         for_each_online_node(nid) {
3017                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3018                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3019                         if (populated_zone(z)) {
3020                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3021                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3022                                 total_size += z->present_pages;
3023                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3024                                 /*
3025                                  * If any node has only lowmem, then node order
3026                                  * is preferred to allow kernel allocations
3027                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3028                                  * on other nodes when there is an abundance of
3029                                  * lowmem available to allocate from.
3030                                  */
3031                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3032                         }
3033                 }
3034         }
3035         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3036             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3037                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3038         /*
3039          * look into each node's config.
3040          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3041          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3042          */
3043         average_size = total_size /
3044                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3045         for_each_online_node(nid) {
3046                 low_kmem_size = 0;
3047                 total_size = 0;
3048                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3049                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3050                         if (populated_zone(z)) {
3051                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3052                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3053                                 total_size += z->present_pages;
3054                         }
3055                 }
3056                 if (low_kmem_size &&
3057                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3058                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3059                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3060         }
3061         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3062 }
3063
3064 static void set_zonelist_order(void)
3065 {
3066         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3067                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3068         else
3069                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3070 }
3071
3072 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3073 {
3074         int j, node, load;
3075         enum zone_type i;
3076         nodemask_t used_mask;
3077         int local_node, prev_node;
3078         struct zonelist *zonelist;
3079         int order = current_zonelist_order;
3080
3081         /* initialize zonelists */
3082         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3083                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3084                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3085                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3086         }
3087
3088         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3089         local_node = pgdat->node_id;
3090         load = nr_online_nodes;
3091         prev_node = local_node;
3092         nodes_clear(used_mask);
3093
3094         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3095         j = 0;
3096
3097         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3098                 int distance = node_distance(local_node, node);
3099
3100                 /*
3101                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3102                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3103                  */
3104                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3105                         zone_reclaim_mode = 1;
3106
3107                 /*
3108                  * We don't want to pressure a particular node.
3109                  * So adding penalty to the first node in same
3110                  * distance group to make it round-robin.
3111                  */
3112                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3113                         node_load[node] = load;
3114
3115                 prev_node = node;
3116                 load--;
3117                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3118                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3119                 else
3120                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3121         }
3122
3123         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3124                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3125                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3126         }
3127
3128         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3129 }
3130
3131 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3132 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3133 {
3134         struct zonelist *zonelist;
3135         struct zonelist_cache *zlc;
3136         struct zoneref *z;
3137
3138         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3139         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3140         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3141         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3142                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3143 }
3144
3145 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3146 /*
3147  * Return node id of node used for "local" allocations.
3148  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3149  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3150  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3151  */
3152 int local_memory_node(int node)
3153 {
3154         struct zone *zone;
3155
3156         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3157                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3158                                    NULL,
3159                                    &zone);
3160         return zone->node;
3161 }
3162 #endif
3163
3164 #else   /* CONFIG_NUMA */
3165
3166 static void set_zonelist_order(void)
3167 {
3168         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3169 }
3170
3171 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3172 {
3173         int node, local_node;
3174         enum zone_type j;
3175         struct zonelist *zonelist;
3176
3177         local_node = pgdat->node_id;
3178
3179         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3180         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3181
3182         /*
3183          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3184          * of all the other nodes.
3185          * We don't want to pressure a particular node, so when
3186          * building the zones for node N, we make sure that the
3187          * zones coming right after the local ones are those from
3188          * node N+1 (modulo N)
3189          */
3190         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3191                 if (!node_online(node))
3192                         continue;
3193                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3194                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3195         }
3196         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3197                 if (!node_online(node))
3198                         continue;
3199                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3200                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3201         }
3202
3203         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3204         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3205 }
3206
3207 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3208 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3209 {
3210         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3211 }
3212
3213 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3214
3215 /*
3216  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3217  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3218  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3219  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3220  * with interrupts disabled.
3221  *
3222  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3223  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3224  * hotplugged processors.
3225  *
3226  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3227  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3228  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3229  */
3230 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3231 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3232 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3233
3234 /*
3235  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3236  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3237  */
3238 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3239
3240 /* return values int ....just for stop_machine() */
3241 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3242 {
3243         int nid;
3244         int cpu;
3245
3246 #ifdef CONFIG_NUMA
3247         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3248 #endif
3249         for_each_online_node(nid) {
3250                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3251
3252                 build_zonelists(pgdat);
3253                 build_zonelist_cache(pgdat);
3254         }
3255
3256         /*
3257          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3258          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3259          * each zone will be allocated later when the per cpu
3260          * allocator is available.
3261          *
3262          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3263          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3264          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3265          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3266          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3267          * (a chicken-egg dilemma).
3268          */
3269         for_each_possible_cpu(cpu) {
3270                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3271
3272 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3273                 /*
3274                  * We now know the "local memory node" for each node--
3275                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3276                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3277                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3278                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3279                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3280                  */
3281                 if (cpu_online(cpu))
3282                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3283 #endif
3284         }
3285
3286         return 0;
3287 }
3288
3289 /*
3290  * Called with zonelists_mutex held always
3291  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3292  */
3293 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3294 {
3295         set_zonelist_order();
3296
3297         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3298                 __build_all_zonelists(NULL);
3299                 mminit_verify_zonelist();
3300                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3301         } else {
3302                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3303                    of zonelist */
3304 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3305                 if (data)
3306                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3307 #endif
3308                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3309                 /* cpuset refresh routine should be here */
3310         }
3311         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3312         /*
3313          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3314          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3315          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3316          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3317          * disabled and enable it later
3318          */
3319         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3320                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3321         else
3322                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3323
3324         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3325                 "Total pages: %ld\n",
3326                         nr_online_nodes,
3327                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3328                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3329                         vm_total_pages);
3330 #ifdef CONFIG_NUMA
3331         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3332 #endif
3333 }
3334
3335 /*
3336  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3337  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3338  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3339  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3340  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3341  * conservative, even though it seems large.
3342  *
3343  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3344  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3345  */
3346 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3347
3348 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3349 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3350 {
3351         unsigned long size = 1;
3352
3353         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3354
3355         while (size < pages)
3356                 size <<= 1;
3357
3358         /*
3359          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3360          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3361          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3362          */
3363         size = min(size, 4096UL);
3364
3365         return max(size, 4UL);
3366 }
3367 #else
3368 /*
3369  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3370  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3371  *
3372  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3373  *
3374  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3375  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3376  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3377  *
3378  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3379  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3380  *
3381  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3382  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3383  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3384  */
3385 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3386 {
3387         return 4096UL;
3388 }
3389 #endif
3390
3391 /*
3392  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3393  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3394  * hash function before the remainder is taken.
3395  */
3396 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3397 {
3398         return ffz(~size);
3399 }
3400
3401 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3402
3403 /*
3404  * Check if a pageblock contains reserved pages
3405  */
3406 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3407 {
3408         unsigned long pfn;
3409
3410         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3411                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3412                         return 1;
3413         }
3414         return 0;
3415 }
3416
3417 /*
3418  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3419  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3420  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3421  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3422  * blocks as reclaim kicks in
3423  */
3424 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3425 {
3426         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3427         struct page *page;
3428         unsigned long block_migratetype;
3429         int reserve;
3430
3431         /*
3432          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3433          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3434          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3435          * the block.
3436          */
3437         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3438         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3439         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3440         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3441                                                         pageblock_order;
3442
3443         /*
3444          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3445          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3446          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3447          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3448          * future allocation of hugepages at runtime.
3449          */
3450         reserve = min(2, reserve);
3451
3452         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3453                 if (!pfn_valid(pfn))
3454                         continue;
3455                 page = pfn_to_page(pfn);
3456
3457                 /* Watch out for overlapping nodes */
3458                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3459                         continue;
3460
3461                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3462
3463                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3464                 if (reserve > 0) {
3465                         /*
3466                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3467                          * them.
3468                          */
3469                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3470                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3471                                 continue;
3472
3473                         /* If this block is reserved, account for it */
3474                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3475                                 reserve--;
3476                                 continue;
3477                         }
3478
3479                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3480                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3481                                 set_pageblock_migratetype(page,
3482                                                         MIGRATE_RESERVE);
3483                                 move_freepages_block(zone, page,
3484                                                         MIGRATE_RESERVE);
3485                                 reserve--;
3486                                 continue;
3487                         }
3488                 }
3489
3490                 /*
3491                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3492                  * take it back
3493                  */
3494                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3495                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3496                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3497                 }
3498         }
3499 }
3500
3501 /*
3502  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3503  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3504  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3505  */
3506 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3507                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3508 {
3509         struct page *page;
3510         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3511         unsigned long pfn;
3512         struct zone *z;
3513
3514         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3515                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3516
3517         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3518         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3519                 /*
3520                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3521                  * handed to this function.  They do not
3522                  * exist on hotplugged memory.
3523                  */
3524                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3525                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3526                                 continue;
3527                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3528                                 continue;
3529                 }
3530                 page = pfn_to_page(pfn);
3531                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3532                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3533                 init_page_count(page);
3534                 reset_page_mapcount(page);
3535                 SetPageReserved(page);
3536                 /*
3537                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3538                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3539                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3540                  * the address space during boot when many long-lived
3541                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3542                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3543                  * setup_zone_migrate_reserve()
3544                  *
3545                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3546                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3547                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3548                  * pfn out of zone.
3549                  */
3550                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3551                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3552                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3553                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3554
3555                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3556 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3557                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3558                 if (!is_highmem_idx(zone))
3559                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3560 #endif
3561         }
3562 }
3563
3564 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3565 {
3566         int order, t;
3567         for_each_migratetype_order(order, t) {
3568                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3569                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3570         }
3571 }
3572
3573 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3574 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3575         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3576 #endif
3577
3578 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3579 {
3580 #ifdef CONFIG_MMU
3581         int batch;
3582
3583         /*
3584          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3585          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3586          *
3587          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3588          */
3589         batch = zone->present_pages / 1024;
3590         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3591                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3592         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3593         if (batch < 1)
3594                 batch = 1;
3595
3596         /*
3597          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3598          * of 2 value was found to be more likely to have
3599          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3600          *
3601          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3602          * batches of pages, one task can end up with a lot
3603          * of pages of one half of the possible page colors
3604          * and the other with pages of the other colors.
3605          */
3606         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3607
3608         return batch;
3609
3610 #else
3611         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3612          * conditions.
3613          *
3614          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3615          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3616          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3617          *
3618          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3619          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3620          * can be a significant delay between the individual batches being
3621          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3622          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3623          */
3624         return 0;
3625 #endif
3626 }
3627
3628 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3629 {
3630         struct per_cpu_pages *pcp;
3631         int migratetype;
3632
3633         memset(p, 0, sizeof(*p));
3634
3635         pcp = &p->pcp;
3636         pcp->count = 0;
3637         pcp->high = 6 * batch;
3638         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3639         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3640                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3641 }
3642
3643 /*
3644  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3645  * to the value high for the pageset p.
3646  */
3647
3648 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3649                                 unsigned long high)
3650 {
3651         struct per_cpu_pages *pcp;
3652
3653         pcp = &p->pcp;
3654         pcp->high = high;
3655         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3656         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3657                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3658 }
3659
3660 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3661 {
3662         int cpu;
3663
3664         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3665
3666         for_each_possible_cpu(cpu) {
3667                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3668
3669                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3670
3671                 if (percpu_pagelist_fraction)
3672                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3673                                 (zone->present_pages /
3674                                         percpu_pagelist_fraction));
3675         }
3676 }
3677
3678 /*
3679  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3680  * Before this call only boot pagesets were available.
3681  */
3682 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3683 {
3684         struct zone *zone;
3685
3686         for_each_populated_zone(zone)
3687                 setup_zone_pageset(zone);
3688 }
3689
3690 static noinline __init_refok
3691 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3692 {
3693         int i;
3694         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3695         size_t alloc_size;
3696
3697         /*
3698          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3699          * per zone.
3700          */
3701         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3702                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3703         zone->wait_table_bits =
3704                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3705         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3706                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3707
3708         if (!slab_is_available()) {
3709                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3710                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3711         } else {
3712                 /*
3713                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3714                  * via memory hot-add.
3715                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3716                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3717                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3718                  * node itself as well.
3719                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3720                  * necessary.
3721                  */
3722                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3723         }
3724         if (!zone->wait_table)
3725                 return -ENOMEM;
3726
3727         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3728                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3729
3730         return 0;
3731 }
3732
3733 static int __zone_pcp_update(void *data)
3734 {
3735         struct zone *zone = data;
3736         int cpu;
3737         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3738
3739         for_each_possible_cpu(cpu) {
3740                 struct per_cpu_pageset *pset;
3741                 struct per_cpu_pages *pcp;
3742
3743                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3744                 pcp = &pset->pcp;
3745
3746                 local_irq_save(flags);
3747                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3748                 setup_pageset(pset, batch);
3749                 local_irq_restore(flags);
3750         }
3751         return 0;
3752 }
3753
3754 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3755 {
3756         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3757 }
3758
3759 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3760 {
3761         /*
3762          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3763          * relies on the ability of the linker to provide the
3764          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3765          */
3766         zone->pageset = &boot_pageset;
3767
3768         if (zone->present_pages)
3769                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3770                         zone->name, zone->present_pages,
3771                                          zone_batchsize(zone));
3772 }
3773
3774 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3775                                         unsigned long zone_start_pfn,
3776                                         unsigned long size,
3777                                         enum memmap_context context)
3778 {
3779         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3780         int ret;
3781         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3782         if (ret)
3783                 return ret;
3784         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3785
3786         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3787
3788         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3789                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3790                         pgdat->node_id,
3791                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3792                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3793
3794         zone_init_free_lists(zone);
3795
3796         return 0;
3797 }
3798
3799 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3800 /*
3801  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3802  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3803  */
3804 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3805 {
3806         int i;
3807
3808         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3809                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3810                         return i;
3811
3812         return -1;
3813 }
3814
3815 /*
3816  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3817  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3818  */
3819 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3820 {
3821         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3822                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3823                         return index;
3824
3825         return -1;
3826 }
3827
3828 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3829 /*
3830  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3831  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3832  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3833  * alternative
3834  */
3835 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3836 {
3837         int i;
3838
3839         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3840                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3841                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3842
3843                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3844                         return early_node_map[i].nid;
3845         }
3846         /* This is a memory hole */
3847         return -1;
3848 }
3849 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3850
3851 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3852 {
3853         int nid;
3854
3855         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3856         if (nid >= 0)
3857                 return nid;
3858         /* just returns 0 */
3859         return 0;
3860 }
3861
3862 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3863 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3864 {
3865         int nid;
3866
3867         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3868         if (nid >= 0 && nid != node)
3869                 return false;
3870         return true;
3871 }
3872 #endif
3873
3874 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3875 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3876         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3877                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3878
3879 /**
3880  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3881  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3882  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3883  *
3884  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3885  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3886  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3887  */
3888 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3889                                                 unsigned long max_low_pfn)
3890 {
3891         int i;
3892
3893         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3894                 unsigned long size_pages = 0;
3895                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3896
3897                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3898                         continue;
3899
3900                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3901                         end_pfn = max_low_pfn;
3902
3903                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3904                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3905                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3906                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3907         }
3908 }
3909
3910 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3911 /*
3912  * Basic iterator support. Return the last range of PFNs for a node
3913  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns last region regardless of node
3914  */
3915 static int __meminit last_active_region_index_in_nid(int nid)
3916 {
3917         int i;
3918
3919         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i >= 0; i--)
3920                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3921                         return i;
3922
3923         return -1;
3924 }
3925
3926 /*
3927  * Basic iterator support. Return the previous active range of PFNs for a node
3928  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3929  */
3930 static int __meminit previous_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3931 {
3932         for (index = index - 1; index >= 0; index--)
3933                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3934                         return index;
3935
3936         return -1;
3937 }
3938
3939 #define for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) \
3940         for (i = last_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3941                                 i = previous_active_region_index_in_nid(i, nid))
3942
3943 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3944                                         u64 goal, u64 limit)
3945 {
3946         int i;
3947
3948         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3949         for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) {
3950                 u64 addr;
3951                 u64 ei_start, ei_last;
3952                 u64 final_start, final_end;
3953
3954                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3955                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3956                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3957                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3958
3959                 final_start = max(ei_start, goal);
3960                 final_end = min(ei_last, limit);
3961
3962                 if (final_start >= final_end)
3963                         continue;
3964
3965                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3966
3967                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3968                         continue;
3969
3970                 return addr;
3971         }
3972
3973         return MEMBLOCK_ERROR;
3974 }
3975 #endif
3976
3977 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3978                                    int nr_range, int nid)
3979 {
3980         int i;
3981         u64 start, end;
3982
3983         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3984         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3985                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3986                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3987                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3988         }
3989         return nr_range;
3990 }
3991
3992 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3993 {
3994         int i;
3995         int ret;
3996
3997         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3998                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3999                               early_node_map[i].end_pfn, data);
4000                 if (ret)
4001                         break;
4002         }
4003 }
4004 /**
4005  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4006  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4007  *
4008  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4009  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4010  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4011  */
4012 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4013 {
4014         int i;
4015
4016         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4017                 memory_present(early_node_map[i].nid,
4018                                 early_node_map[i].start_pfn,
4019                                 early_node_map[i].end_pfn);
4020 }
4021
4022 /**
4023  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4024  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4025  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4026  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4027  *
4028  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4029  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4030  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4031  * PFNs will be 0.
4032  */
4033 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4034                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4035 {
4036         int i;
4037         *start_pfn = -1UL;
4038         *end_pfn = 0;
4039
4040         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4041                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4042                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
4043         }
4044
4045         if (*start_pfn == -1UL)
4046                 *start_pfn = 0;
4047 }
4048
4049 /*
4050  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4051  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4052  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4053  */
4054 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4055 {
4056         int zone_index;
4057         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4058                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4059                         continue;
4060
4061                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4062                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4063                         break;
4064         }
4065
4066         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4067         movable_zone = zone_index;
4068 }
4069
4070 /*
4071  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4072  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4073  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4074  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4075  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4076  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4077  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4078  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4079  */
4080 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4081                                         unsigned long zone_type,
4082                                         unsigned long node_start_pfn,
4083                                         unsigned long node_end_pfn,
4084                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4085                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4086 {
4087         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4088         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4089                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4090                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4091                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4092                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4093                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4094
4095                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4096                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4097                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4098                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4099
4100                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4101                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4102                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4103         }
4104 }
4105
4106 /*
4107  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4108  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4109  */
4110 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4111                                         unsigned long zone_type,
4112                                         unsigned long *ignored)
4113 {
4114         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4115         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4116
4117         /* Get the start and end of the node and zone */
4118         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4119         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4120         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4121         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4122                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4123                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4124
4125         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4126         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4127                 return 0;
4128
4129         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4130         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4131         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4132
4133         /* Return the spanned pages */
4134         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4135 }
4136
4137 /*
4138  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4139  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4140  */
4141 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4142                                 unsigned long range_start_pfn,
4143                                 unsigned long range_end_pfn)
4144 {
4145         int i = 0;
4146         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
4147         unsigned long start_pfn;
4148
4149         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
4150         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
4151         if (i == -1)
4152                 return 0;
4153
4154         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4155
4156         /* Account for ranges before physical memory on this node */
4157         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
4158                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
4159
4160         /* Find all holes for the zone within the node */
4161         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
4162
4163                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
4164                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
4165                         break;
4166
4167                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
4168                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4169                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
4170
4171                 /* Update the hole size cound and move on */
4172                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
4173                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
4174                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
4175                 }
4176                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4177         }
4178
4179         /* Account for ranges past physical memory on this node */
4180         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
4181                 hole_pages += range_end_pfn -
4182                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
4183
4184         return hole_pages;
4185 }
4186
4187 /**
4188  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4189  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4190  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4191  *
4192  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4193  */
4194 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4195                                                         unsigned long end_pfn)
4196 {
4197         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4198 }
4199
4200 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4201 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4202                                         unsigned long zone_type,
4203                                         unsigned long *ignored)
4204 {
4205         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4206         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4207
4208         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4209         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
4210                                                         node_start_pfn);
4211         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
4212                                                         node_end_pfn);
4213
4214         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4215                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4216                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4217         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4218 }
4219
4220 #else
4221 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4222                                         unsigned long zone_type,
4223                                         unsigned long *zones_size)
4224 {
4225         return zones_size[zone_type];
4226 }
4227
4228 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4229                                                 unsigned long zone_type,
4230                                                 unsigned long *zholes_size)
4231 {
4232         if (!zholes_size)
4233                 return 0;
4234
4235         return zholes_size[zone_type];
4236 }
4237
4238 #endif
4239
4240 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4241                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4242 {
4243         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4244         enum zone_type i;
4245
4246         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4247                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4248                                                                 zones_size);
4249         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4250
4251         realtotalpages = totalpages;
4252         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4253                 realtotalpages -=
4254                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4255                                                                 zholes_size);
4256         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4257         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4258                                                         realtotalpages);
4259 }
4260
4261 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4262 /*
4263  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4264  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4265  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4266  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4267  * bytes.
4268  */
4269 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4270 {
4271         unsigned long usemapsize;
4272
4273         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4274         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4275         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4276         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4277
4278         return usemapsize / 8;
4279 }
4280
4281 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4282                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4283 {
4284         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4285         zone->pageblock_flags = NULL;
4286         if (usemapsize)
4287                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4288                                                                    usemapsize);
4289 }
4290 #else
4291 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4292                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4293 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4294
4295 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4296
4297 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4298 void __init set_pageblock_order(void)
4299 {
4300         unsigned int order;
4301
4302         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4303         if (pageblock_order)
4304                 return;
4305
4306         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4307                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4308         else
4309                 order = MAX_ORDER - 1;
4310
4311         /*
4312          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4313          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4314          * powerpc.
4315          */
4316         pageblock_order = order;
4317 }
4318 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4319
4320 /*
4321  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4322  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4323  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4324  * the kernel config
4325  */
4326 void __init set_pageblock_order(void)
4327 {
4328 }
4329
4330 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4331
4332 /*
4333  * Set up the zone data structures:
4334  *   - mark all pages reserved
4335  *   - mark all memory queues empty
4336  *   - clear the memory bitmaps
4337  */
4338 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4339                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4340 {
4341         enum zone_type j;
4342         int nid = pgdat->node_id;
4343         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4344         int ret;
4345
4346         pgdat_resize_init(pgdat);
4347         pgdat->nr_zones = 0;
4348         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4349         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4350         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4351         
4352         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4353                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4354                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4355                 enum lru_list l;
4356
4357                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4358                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4359                                                                 zholes_size);
4360
4361                 /*
4362                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4363                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4364                  * and per-cpu initialisations
4365                  */
4366                 memmap_pages =
4367                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4368                 if (realsize >= memmap_pages) {
4369                         realsize -= memmap_pages;
4370                         if (memmap_pages)
4371                                 printk(KERN_DEBUG
4372                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4373                                        zone_names[j], memmap_pages);
4374                 } else
4375                         printk(KERN_WARNING
4376                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4377                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4378
4379                 /* Account for reserved pages */
4380                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4381                         realsize -= dma_reserve;
4382                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4383                                         zone_names[0], dma_reserve);
4384                 }
4385
4386                 if (!is_highmem_idx(j))
4387                         nr_kernel_pages += realsize;
4388                 nr_all_pages += realsize;
4389
4390                 zone->spanned_pages = size;
4391                 zone->present_pages = realsize;
4392 #ifdef CONFIG_NUMA
4393                 zone->node = nid;
4394                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4395                                                 / 100;
4396                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4397 #endif
4398                 zone->name = zone_names[j];
4399                 spin_lock_init(&zone->lock);
4400                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4401                 zone_seqlock_init(zone);
4402                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4403
4404                 zone_pcp_init(zone);
4405                 for_each_lru(l)
4406                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4407                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4408                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4409                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4410                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4411                 zap_zone_vm_stats(zone);
4412                 zone->flags = 0;
4413                 if (!size)
4414                         continue;
4415
4416                 set_pageblock_order();
4417                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4418                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4419                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4420                 BUG_ON(ret);
4421                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4422                 zone_start_pfn += size;
4423         }
4424 }
4425
4426 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4427 {
4428         /* Skip empty nodes */
4429         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4430                 return;
4431
4432 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4433         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4434         if (!pgdat->node_mem_map) {
4435                 unsigned long size, start, end;
4436                 struct page *map;
4437
4438                 /*
4439                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4440                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4441                  * for the buddy allocator to function correctly.
4442                  */
4443                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4444                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4445                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4446                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4447                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4448                 if (!map)
4449                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4450                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4451         }
4452 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4453         /*
4454          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4455          */
4456         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4457                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4458 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4459                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4460                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4461 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4462         }
4463 #endif
4464 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4465 }
4466
4467 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4468                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4469 {
4470         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4471
4472         pgdat->node_id = nid;
4473         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4474         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4475
4476         alloc_node_mem_map(pgdat);
4477 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4478         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4479                 nid, (unsigned long)pgdat,
4480                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4481 #endif
4482
4483         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4484 }
4485
4486 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4487
4488 #if MAX_NUMNODES > 1
4489 /*
4490  * Figure out the number of possible node ids.
4491  */
4492 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4493 {
4494         unsigned int node;
4495         unsigned int highest = 0;
4496
4497         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4498                 highest = node;
4499         nr_node_ids = highest + 1;
4500 }
4501 #else
4502 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4503 {
4504 }
4505 #endif
4506
4507 /**
4508  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4509  * @nid: The node ID the range resides on
4510  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4511  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4512  *
4513  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4514  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4515  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4516  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4517  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4518  */
4519 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4520                                                 unsigned long end_pfn)
4521 {
4522         int i;
4523
4524         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4525                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4526                         "%d entries of %d used\n",
4527                         nid, start_pfn, end_pfn,
4528                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4529
4530         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4531
4532         /* Merge with existing active regions if possible */
4533         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4534                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4535                         continue;
4536
4537                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4538                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4539                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4540                         return;
4541
4542                 /* Merge forward if suitable */
4543                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4544                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4545                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4546                         return;
4547                 }
4548
4549                 /* Merge backward if suitable */
4550                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4551                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4552                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4553                         return;
4554                 }
4555         }
4556
4557         /* Check that early_node_map is large enough */
4558         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4559                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4560                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4561                 return;
4562         }
4563
4564         early_node_map[i].nid = nid;
4565         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4566         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4567         nr_nodemap_entries = i + 1;
4568 }
4569
4570 /**
4571  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4572  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4573  * @start_pfn: The new PFN of the range
4574  * @end_pfn: The new PFN of the range
4575  *
4576  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4577  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4578  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4579  * range.
4580  */
4581 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4582                                 unsigned long end_pfn)
4583 {
4584         int i, j;
4585         int removed = 0;
4586
4587         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4588                           nid, start_pfn, end_pfn);
4589
4590         /* Find the old active region end and shrink */
4591         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4592                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4593                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4594                         /* clear it */
4595                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4596                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4597                         removed = 1;
4598                         continue;
4599                 }
4600                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4601                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4602                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4603                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4604                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4605                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4606                         continue;
4607                 }
4608                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4609                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4610                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4611                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4612                         continue;
4613                 }
4614         }
4615
4616         if (!removed)
4617                 return;
4618
4619         /* remove the blank ones */
4620         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4621                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4622                         continue;
4623                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4624                         continue;
4625                 /* we found it, get rid of it */
4626                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4627                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4628                                 sizeof(early_node_map[j]));
4629                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4630                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4631                 nr_nodemap_entries--;
4632         }
4633 }
4634
4635 /**
4636  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4637  *
4638  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4639  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4640  * all currently registered regions.
4641  */
4642 void __init remove_all_active_ranges(void)
4643 {
4644         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4645         nr_nodemap_entries = 0;
4646 }
4647
4648 /* Compare two active node_active_regions */
4649 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4650 {
4651         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4652         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4653
4654         /* Done this way to avoid overflows */
4655         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4656                 return 1;
4657         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4658                 return -1;
4659
4660         return 0;
4661 }
4662
4663 /* sort the node_map by start_pfn */
4664 void __init sort_node_map(void)
4665 {
4666         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4667                         sizeof(struct node_active_region),
4668                         cmp_node_active_region, NULL);
4669 }
4670
4671 /**
4672  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4673  *
4674  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4675  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4676  * all the nodes.
4677  *
4678  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4679  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4680  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4681  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4682  *
4683  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4684  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4685  * populated node map.
4686  *
4687  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4688  * requirement (single node).
4689  */
4690 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4691 {
4692         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4693         int last_nid = -1;
4694         int i;
4695
4696         for_each_active_range_index_in_nid(i, MAX_NUMNODES) {
4697                 int nid = early_node_map[i].nid;
4698                 unsigned long start = early_node_map[i].start_pfn;
4699                 unsigned long end = early_node_map[i].end_pfn;
4700                 unsigned long mask;
4701
4702                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4703                         last_nid = nid;
4704                         last_end = end;
4705                         continue;
4706                 }
4707
4708                 /*
4709                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4710                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4711                  * too coarse to separate the current node from the last.
4712                  */
4713                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4714                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4715                         mask <<= 1;
4716
4717                 /* accumulate all internode masks */
4718                 accl_mask |= mask;
4719         }
4720
4721         /* convert mask to number of pages */
4722         return ~accl_mask + 1;
4723 }
4724
4725 /* Find the lowest pfn for a node */
4726 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4727 {
4728         int i;
4729         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4730
4731         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4732         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4733                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4734
4735         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4736                 printk(KERN_WARNING
4737                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4738                 return 0;
4739         }
4740
4741         return min_pfn;
4742 }
4743
4744 /**
4745  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4746  *
4747  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4748  * add_active_range().
4749  */
4750 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4751 {
4752         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4753 }
4754
4755 /*
4756  * early_calculate_totalpages()
4757  * Sum pages in active regions for movable zone.
4758  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4759  */
4760 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4761 {
4762         int i;
4763         unsigned long totalpages = 0;
4764
4765         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4766                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4767                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4768                 totalpages += pages;
4769                 if (pages)
4770                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4771         }
4772         return totalpages;
4773 }
4774
4775 /*
4776  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4777  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4778  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4779  * others
4780  */
4781 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4782 {
4783         int i, nid;
4784         unsigned long usable_startpfn;
4785         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4786         /* save the state before borrow the nodemask */
4787         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4788         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4789         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4790
4791         /*
4792          * If movablecore was specified, calculate what size of
4793          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4794          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4795          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4796          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4797          * what movablecore would have allowed.
4798          */
4799         if (required_movablecore) {
4800                 unsigned long corepages;
4801
4802                 /*
4803                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4804                  * was requested by the user
4805                  */
4806                 required_movablecore =
4807                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4808                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4809
4810                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4811         }
4812
4813         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4814         if (!required_kernelcore)
4815                 goto out;
4816
4817         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4818         find_usable_zone_for_movable();
4819         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4820
4821 restart:
4822         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4823         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4824         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4825                 /*
4826                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4827                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4828                  * amount of memory for the kernel
4829                  */
4830                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4831                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4832
4833                 /*
4834                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4835                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4836                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4837                  */
4838                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4839
4840                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4841                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4842                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4843                         unsigned long size_pages;
4844
4845                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4846                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4847                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4848                         if (start_pfn >= end_pfn)
4849                                 continue;
4850
4851                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4852                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4853                                 unsigned long kernel_pages;
4854                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4855                                                                 - start_pfn;
4856
4857                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4858                                                         kernelcore_remaining);
4859                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4860                                                         required_kernelcore);
4861
4862                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4863                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4864
4865                                         /*
4866                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4867                                          * that if we have to rebalance
4868                                          * kernelcore across nodes, we will
4869                                          * not double account here
4870                                          */
4871                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4872                                         continue;
4873                                 }
4874                                 start_pfn = usable_startpfn;
4875                         }
4876
4877                         /*
4878                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4879                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4880                          * number of pages used as kernelcore
4881                          */
4882                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4883                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4884                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4885                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4886
4887                         /*
4888                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4889                          * break if the kernelcore for this node has been
4890                          * satisified
4891                          */
4892                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4893                                                                 size_pages);
4894                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4895                         if (!kernelcore_remaining)
4896                                 break;
4897                 }
4898         }
4899
4900         /*
4901          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4902          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4903          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4904          * satisified
4905          */
4906         usable_nodes--;
4907         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4908                 goto restart;
4909
4910         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4911         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4912                 zone_movable_pfn[nid] =
4913                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4914
4915 out:
4916         /* restore the node_state */
4917         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4918 }
4919
4920 /* Any regular memory on that node ? */
4921 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4922 {
4923 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4924         enum zone_type zone_type;
4925
4926         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4927                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4928                 if (zone->present_pages)
4929                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4930         }
4931 #endif
4932 }
4933
4934 /**
4935  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4936  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4937  *
4938  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4939  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4940  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4941  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4942  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4943  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4944  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4945  * at arch_max_dma_pfn.
4946  */
4947 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4948 {
4949         unsigned long nid;
4950         int i;
4951
4952         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4953         sort_node_map();
4954
4955         /* Record where the zone boundaries are */
4956         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4957                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4958         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4959                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4960         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4961         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4962         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4963                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4964                         continue;
4965                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4966                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4967                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4968                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4969         }
4970         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4971         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4972
4973         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4974         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4975         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4976
4977         /* Print out the zone ranges */
4978         printk("Zone PFN ranges:\n");
4979         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4980                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4981                         continue;
4982                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4983                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4984                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4985                         printk("empty\n");
4986                 else
4987                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4988                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4989                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4990         }
4991
4992         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4993         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4994         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4995                 if (zone_movable_pfn[i])
4996                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4997         }
4998
4999         /* Print out the early_node_map[] */
5000         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
5001         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
5002                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
5003                                                 early_node_map[i].start_pfn,
5004                                                 early_node_map[i].end_pfn);
5005
5006         /* Initialise every node */
5007         mminit_verify_pageflags_layout();
5008         setup_nr_node_ids();
5009         for_each_online_node(nid) {
5010                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5011                 free_area_init_node(nid, NULL,
5012                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5013
5014                 /* Any memory on that node */
5015                 if (pgdat->node_present_pages)
5016                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5017                 check_for_regular_memory(pgdat);
5018         }
5019 }
5020
5021 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5022 {
5023         unsigned long long coremem;
5024         if (!p)
5025                 return -EINVAL;
5026
5027         coremem = memparse(p, &p);
5028         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5029
5030         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5031         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5032
5033         return 0;
5034 }
5035
5036 /*
5037  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5038  * cannot be reclaimed or migrated.
5039  */
5040 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5041 {
5042         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5043 }
5044
5045 /*
5046  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5047  * can be reclaimed or migrated.
5048  */
5049 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5050 {
5051         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5052 }
5053
5054 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5055 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5056
5057 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
5058
5059 /**
5060  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5061  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5062  *
5063  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5064  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5065  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5066  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5067  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5068  * smaller per-cpu batchsize.
5069  */
5070 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5071 {
5072         dma_reserve = new_dma_reserve;
5073 }
5074
5075 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5076 {
5077         free_area_init_node(0, zones_size,
5078                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5079 }
5080
5081 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5082                                  unsigned long action, void *hcpu)
5083 {
5084         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5085
5086         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5087                 drain_pages(cpu);
5088
5089                 /*
5090                  * Spill the event counters of the dead processor
5091                  * into the current processors event counters.
5092                  * This artificially elevates the count of the current
5093                  * processor.
5094                  */
5095                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5096
5097                 /*
5098                  * Zero the differential counters of the dead processor
5099                  * so that the vm statistics are consistent.
5100                  *
5101                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5102                  * race with what we are doing.
5103                  */
5104                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5105         }
5106         return NOTIFY_OK;
5107 }
5108
5109 void __init page_alloc_init(void)
5110 {
5111         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5112 }
5113
5114 /*
5115  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5116  *      or min_free_kbytes changes.
5117  */
5118 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5119 {
5120         struct pglist_data *pgdat;
5121         unsigned long reserve_pages = 0;
5122         enum zone_type i, j;
5123
5124         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5125                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5126                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5127                         unsigned long max = 0;
5128
5129                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5130                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5131                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5132                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5133                         }
5134
5135                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5136                         max += high_wmark_pages(zone);
5137
5138                         if (max > zone->present_pages)
5139                                 max = zone->present_pages;
5140                         reserve_pages += max;
5141                 }
5142         }
5143         totalreserve_pages = reserve_pages;
5144 }
5145
5146 /*
5147  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5148  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5149  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5150  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5151  */
5152 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5153 {
5154         struct pglist_data *pgdat;
5155         enum zone_type j, idx;
5156
5157         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5158                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5159                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5160                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5161
5162                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5163
5164                         idx = j;
5165                         while (idx) {
5166                                 struct zone *lower_zone;
5167
5168                                 idx--;
5169
5170                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5171                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5172
5173                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5174                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5175                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5176                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5177                         }
5178                 }
5179         }
5180
5181         /* update totalreserve_pages */
5182         calculate_totalreserve_pages();
5183 }
5184
5185 /**
5186  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5187  * or when memory is hot-{added|removed}
5188  *
5189  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5190  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5191  */
5192 void setup_per_zone_wmarks(void)
5193 {
5194         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5195         unsigned long lowmem_pages = 0;
5196         struct zone *zone;
5197         unsigned long flags;
5198
5199         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5200         for_each_zone(zone) {
5201                 if (!is_highmem(zone))
5202                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5203         }
5204
5205         for_each_zone(zone) {
5206                 u64 tmp;
5207
5208                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5209                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5210                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5211                 if (is_highmem(zone)) {
5212                         /*
5213                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5214                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5215                          * value here.
5216                          *
5217                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5218                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5219                          * not be capped for highmem.
5220                          */
5221                         int min_pages;
5222
5223                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5224                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5225                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5226                         if (min_pages > 128)
5227                                 min_pages = 128;
5228                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5229                 } else {
5230                         /*
5231                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5232                          * proportionate to the zone's size.
5233                          */
5234                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5235                 }
5236
5237                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5238                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5239                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5240                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5241         }
5242
5243         /* update totalreserve_pages */
5244         calculate_totalreserve_pages();
5245 }
5246
5247 /*
5248  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5249  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5250  * to be referenced again before it is swapped out.
5251  *
5252  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5253  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5254  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5255  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5256  *
5257  * total     target    max
5258  * memory    ratio     inactive anon
5259  * -------------------------------------
5260  *   10MB       1         5MB
5261  *  100MB       1        50MB
5262  *    1GB       3       250MB
5263  *   10GB      10       0.9GB
5264  *  100GB      31         3GB
5265  *    1TB     101        10GB
5266  *   10TB     320        32GB
5267  */
5268 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5269 {
5270         unsigned int gb, ratio;
5271
5272         /* Zone size in gigabytes */
5273         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5274         if (gb)
5275                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5276         else
5277                 ratio = 1;
5278
5279         zone->inactive_ratio = ratio;
5280 }
5281
5282 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5283 {
5284         struct zone *zone;
5285
5286         for_each_zone(zone)
5287                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5288 }
5289
5290 /*
5291  * Initialise min_free_kbytes.
5292  *
5293  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5294  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5295  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5296  *
5297  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5298  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5299  *
5300  * which yields
5301  *
5302  * 16MB:        512k
5303  * 32MB:        724k
5304  * 64MB:        1024k
5305  * 128MB:       1448k
5306  * 256MB:       2048k
5307  * 512MB:       2896k
5308  * 1024MB:      4096k
5309  * 2048MB:      5792k
5310  * 4096MB:      8192k
5311  * 8192MB:      11584k
5312  * 16384MB:     16384k
5313  */
5314 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5315 {
5316         unsigned long lowmem_kbytes;
5317
5318         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5319
5320         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5321         if (min_free_kbytes < 128)
5322                 min_free_kbytes = 128;
5323         if (min_free_kbytes > 65536)
5324                 min_free_kbytes = 65536;
5325         setup_per_zone_wmarks();
5326         refresh_zone_stat_thresholds();
5327         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5328         setup_per_zone_inactive_ratio();
5329         return 0;
5330 }
5331 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5332
5333 /*
5334  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5335  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5336  *      changes.
5337  */
5338 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5339         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5340 {
5341         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5342         if (write)
5343                 setup_per_zone_wmarks();
5344         return 0;
5345 }
5346
5347 #ifdef CONFIG_NUMA
5348 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5349         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5350 {
5351         struct zone *zone;
5352         int rc;
5353
5354         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5355         if (rc)
5356                 return rc;
5357
5358         for_each_zone(zone)
5359                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5360                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5361         return 0;
5362 }
5363
5364 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5365         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5366 {
5367         struct zone *zone;
5368         int rc;
5369
5370         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5371         if (rc)
5372                 return rc;
5373
5374         for_each_zone(zone)
5375                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5376                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5377         return 0;
5378 }
5379 #endif
5380
5381 /*
5382  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5383  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5384  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5385  *
5386  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5387  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5388  * if in function of the boot time zone sizes.
5389  */
5390 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5391         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5392 {
5393         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5394         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5395         return 0;
5396 }
5397
5398 /*
5399  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5400  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5401  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5402  */
5403
5404 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5405         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5406 {
5407         struct zone *zone;
5408         unsigned int cpu;
5409         int ret;
5410
5411         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5412         if (!write || (ret == -EINVAL))
5413                 return ret;
5414         for_each_populated_zone(zone) {
5415                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5416                         unsigned long  high;
5417                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5418                         setup_pagelist_highmark(
5419                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5420                 }
5421         }
5422         return 0;
5423 }
5424
5425 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5426
5427 #ifdef CONFIG_NUMA
5428 static int __init set_hashdist(char *str)
5429 {
5430         if (!str)
5431                 return 0;
5432         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5433         return 1;
5434 }
5435 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5436 #endif
5437
5438 /*
5439  * allocate a large system hash table from bootmem
5440  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5441  *   quantity of entries
5442  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5443  */
5444 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5445                                      unsigned long bucketsize,
5446                                      unsigned long numentries,
5447                                      int scale,
5448                                      int flags,
5449                                      unsigned int *_hash_shift,
5450                                      unsigned int *_hash_mask,
5451                                      unsigned long limit)
5452 {
5453         unsigned long long max = limit;
5454         unsigned long log2qty, size;
5455         void *table = NULL;
5456
5457         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5458         if (!numentries) {
5459                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5460                 numentries = nr_kernel_pages;
5461                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5462                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5463                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5464
5465                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5466                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5467                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5468                 else
5469                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5470
5471                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5472                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5473                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5474                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5475                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5476                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5477                                 BUG_ON(!numentries);
5478                         }
5479                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5480                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5481         }
5482         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5483
5484         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5485         if (max == 0) {
5486                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5487                 do_div(max, bucketsize);
5488         }
5489
5490         if (numentries > max)
5491                 numentries = max;
5492
5493         log2qty = ilog2(numentries);
5494
5495         do {
5496                 size = bucketsize << log2qty;
5497                 if (flags & HASH_EARLY)
5498                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5499                 else if (hashdist)
5500                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5501                 else {
5502                         /*
5503                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5504                          * some pages at the end of hash table which
5505                          * alloc_pages_exact() automatically does
5506                          */
5507                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5508                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5509                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5510                         }
5511                 }
5512         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5513
5514         if (!table)
5515                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5516
5517         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5518                tablename,
5519                (1UL << log2qty),
5520                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5521                size);
5522
5523         if (_hash_shift)
5524                 *_hash_shift = log2qty;
5525         if (_hash_mask)
5526                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5527
5528         return table;
5529 }
5530
5531 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5532 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5533                                                         unsigned long pfn)
5534 {
5535 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5536         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5537 #else
5538         return zone->pageblock_flags;
5539 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5540 }
5541
5542 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5543 {
5544 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5545         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5546         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5547 #else
5548         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5549         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5550 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5551 }
5552
5553 /**
5554  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5555  * @page: The page within the block of interest
5556  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5557  * @end_bitidx: The last bit of interest
5558  * returns pageblock_bits flags
5559  */
5560 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5561                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5562 {
5563         struct zone *zone;
5564         unsigned long *bitmap;
5565         unsigned long pfn, bitidx;
5566         unsigned long flags = 0;
5567         unsigned long value = 1;
5568
5569         zone = page_zone(page);
5570         pfn = page_to_pfn(page);
5571         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5572         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5573
5574         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5575                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5576                         flags |= value;
5577
5578         return flags;
5579 }
5580
5581 /**
5582  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5583  * @page: The page within the block of interest
5584  * @start_bitidx: The first bit of interest
5585  * @end_bitidx: The last bit of interest
5586  * @flags: The flags to set
5587  */
5588 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5589                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5590 {
5591         struct zone *zone;
5592         unsigned long *bitmap;
5593         unsigned long pfn, bitidx;
5594         unsigned long value = 1;
5595
5596         zone = page_zone(page);
5597         pfn = page_to_pfn(page);
5598         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5599         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5600         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5601         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5602
5603         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5604                 if (flags & value)
5605                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5606                 else
5607                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5608 }
5609
5610 /*
5611  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5612  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5613  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5614  */
5615
5616 static int
5617 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5618 {
5619         unsigned long pfn, iter, found;
5620         /*
5621          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5622          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5623          */
5624         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5625                 return true;
5626
5627         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5628                 return true;
5629
5630         pfn = page_to_pfn(page);
5631         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5632                 unsigned long check = pfn + iter;
5633
5634                 if (!pfn_valid_within(check))
5635                         continue;
5636
5637                 page = pfn_to_page(check);
5638                 if (!page_count(page)) {
5639                         if (PageBuddy(page))
5640                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5641                         continue;
5642                 }
5643                 if (!PageLRU(page))
5644                         found++;
5645                 /*
5646                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5647                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5648                  * and it still to be fixed.
5649                  */
5650                 /*
5651                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5652                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5653                  *
5654                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5655                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5656                  * page at boot.
5657                  */
5658                 if (found > count)
5659                         return false;
5660         }
5661         return true;
5662 }
5663
5664 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5665 {
5666         struct zone *zone = page_zone(page);
5667         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5668
5669         /*
5670          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5671          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5672          * the zone but still within the section.
5673          */
5674         if (!zone || zone->zone_start_pfn > pfn ||
5675                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5676                 return false;
5677
5678         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5679 }
5680
5681 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5682 {
5683         struct zone *zone;
5684         unsigned long flags, pfn;
5685         struct memory_isolate_notify arg;
5686         int notifier_ret;
5687         int ret = -EBUSY;
5688
5689         zone = page_zone(page);
5690
5691         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5692
5693         pfn = page_to_pfn(page);
5694         arg.start_pfn = pfn;
5695         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5696         arg.pages_found = 0;
5697
5698         /*
5699          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5700          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5701          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5702          * number of pages in a range that are held by the balloon
5703          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5704          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5705          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5706          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5707          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5708          */
5709         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5710         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5711         if (notifier_ret)
5712                 goto out;
5713         /*
5714          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5715          * We just check MOVABLE pages.
5716          */
5717         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5718                 ret = 0;
5719
5720         /*
5721          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5722          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5723          */
5724
5725 out:
5726         if (!ret) {
5727                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5728                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5729         }
5730
5731         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5732         if (!ret)
5733                 drain_all_pages();
5734         return ret;
5735 }
5736
5737 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5738 {
5739         struct zone *zone;
5740         unsigned long flags;
5741         zone = page_zone(page);
5742         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5743         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5744                 goto out;
5745         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5746         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5747 out:
5748         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5749 }
5750
5751 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5752 /*
5753  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5754  */
5755 void
5756 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5757 {
5758         struct page *page;
5759         struct zone *zone;
5760         int order, i;
5761         unsigned long pfn;
5762         unsigned long flags;
5763         /* find the first valid pfn */
5764         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5765                 if (pfn_valid(pfn))
5766                         break;
5767         if (pfn == end_pfn)
5768                 return;
5769         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5770         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5771         pfn = start_pfn;
5772         while (pfn < end_pfn) {
5773                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5774                         pfn++;
5775                         continue;
5776                 }
5777                 page = pfn_to_page(pfn);
5778                 BUG_ON(page_count(page));
5779                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5780                 order = page_order(page);
5781 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5782                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5783                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5784 #endif
5785                 list_del(&page->lru);
5786                 rmv_page_order(page);
5787                 zone->free_area[order].nr_free--;
5788                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5789                                       - (1UL << order));
5790                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5791                         SetPageReserved((page+i));
5792                 pfn += (1 << order);
5793         }
5794         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5795 }
5796 #endif
5797
5798 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5799 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5800 {
5801         struct zone *zone = page_zone(page);
5802         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5803         unsigned long flags;
5804         int order;
5805
5806         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5807         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5808                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5809
5810                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5811                         break;
5812         }
5813         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5814
5815         return order < MAX_ORDER;
5816 }
5817 #endif
5818
5819 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5820         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5821         {1UL << PG_error,               "error"         },
5822         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5823         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5824         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5825         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5826         {1UL << PG_active,              "active"        },
5827         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5828         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5829         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5830         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5831         {1UL << PG_private,             "private"       },
5832         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5833         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5834 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5835         {1UL << PG_head,                "head"          },
5836         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5837 #else
5838         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5839 #endif
5840         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5841         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5842         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5843         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5844         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5845 #ifdef CONFIG_MMU
5846         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5847 #endif
5848 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5849         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5850 #endif
5851 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5852         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5853 #endif
5854         {-1UL,                          NULL            },
5855 };
5856
5857 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5858 {
5859         const char *delim = "";
5860         unsigned long mask;
5861         int i;
5862
5863         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5864
5865         /* remove zone id */
5866         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5867
5868         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5869
5870                 mask = pageflag_names[i].mask;
5871                 if ((flags & mask) != mask)
5872                         continue;
5873
5874                 flags &= ~mask;
5875                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5876                 delim = "|";
5877         }
5878
5879         /* check for left over flags */
5880         if (flags)
5881                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5882
5883         printk(")\n");
5884 }
5885
5886 void dump_page(struct page *page)
5887 {
5888         printk(KERN_ALERT
5889                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5890                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5891                 page->mapping, page->index);
5892         dump_page_flags(page->flags);
5893         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5894 }