mm: page_alloc: change fallbacks array handling
[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 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62
63 #include <asm/tlbflush.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include "internal.h"
66
67 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
68 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
69 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
70 #endif
71
72 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
73 /*
74  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
75  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
76  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
77  * defined in <linux/topology.h>.
78  */
79 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
81 #endif
82
83 /*
84  * Array of node states.
85  */
86 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
87         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
88         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifndef CONFIG_NUMA
90         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
92         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif
94         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
95 #endif  /* NUMA */
96 };
97 EXPORT_SYMBOL(node_states);
98
99 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
100 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
101 /*
102  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
103  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
104  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
105  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
106  */
107 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
108
109 int percpu_pagelist_fraction;
110 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
111
112 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
113 /*
114  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
115  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
116  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
117  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
118  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
119  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
120  */
121
122 static gfp_t saved_gfp_mask;
123
124 void pm_restore_gfp_mask(void)
125 {
126         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
127         if (saved_gfp_mask) {
128                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
129                 saved_gfp_mask = 0;
130         }
131 }
132
133 void pm_restrict_gfp_mask(void)
134 {
135         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
136         WARN_ON(saved_gfp_mask);
137         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
138         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
139 }
140
141 bool pm_suspended_storage(void)
142 {
143         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
144                 return false;
145         return true;
146 }
147 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
148
149 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
150 int pageblock_order __read_mostly;
151 #endif
152
153 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
154
155 /*
156  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
157  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
158  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
159  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
160  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
161  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
162  *
163  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
164  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
165  */
166 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
167 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
168          256,
169 #endif
170 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
171          256,
172 #endif
173 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
174          32,
175 #endif
176          32,
177 };
178
179 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
180
181 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
183          "DMA",
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
186          "DMA32",
187 #endif
188          "Normal",
189 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
190          "HighMem",
191 #endif
192          "Movable",
193 };
194
195 int min_free_kbytes = 1024;
196
197 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
198 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
199 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
200
201 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
202   /*
203    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
204    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
205    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
206    * so the number of times add_active_range() can be called is
207    * related to the number of nodes and the number of holes
208    */
209   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
210     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
211     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
212   #else
213     #if MAX_NUMNODES >= 32
214       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
215       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
216     #else
217       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
218       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
219     #endif
220   #endif
221
222   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
223   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
224   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
225   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
226   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
227   static unsigned long __initdata required_movablecore;
228   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
229
230   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
231   int movable_zone;
232   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
233 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
234
235 #if MAX_NUMNODES > 1
236 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
237 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
238 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
239 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
240 #endif
241
242 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
243
244 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
245 {
246
247         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
248                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
249
250         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
251                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
252 }
253
254 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
255
256 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
257 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
258 {
259         int ret = 0;
260         unsigned seq;
261         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
262
263         do {
264                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
265                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
266                         ret = 1;
267                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
268                         ret = 1;
269         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
270
271         return ret;
272 }
273
274 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
275 {
276         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
277                 return 0;
278         if (zone != page_zone(page))
279                 return 0;
280
281         return 1;
282 }
283 /*
284  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
285  */
286 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
287 {
288         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
289                 return 1;
290         if (!page_is_consistent(zone, page))
291                 return 1;
292
293         return 0;
294 }
295 #else
296 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
297 {
298         return 0;
299 }
300 #endif
301
302 static void bad_page(struct page *page)
303 {
304         static unsigned long resume;
305         static unsigned long nr_shown;
306         static unsigned long nr_unshown;
307
308         /* Don't complain about poisoned pages */
309         if (PageHWPoison(page)) {
310                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
311                 return;
312         }
313
314         /*
315          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
316          * or allow a steady drip of one report per second.
317          */
318         if (nr_shown == 60) {
319                 if (time_before(jiffies, resume)) {
320                         nr_unshown++;
321                         goto out;
322                 }
323                 if (nr_unshown) {
324                         printk(KERN_ALERT
325                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
326                                 nr_unshown);
327                         nr_unshown = 0;
328                 }
329                 nr_shown = 0;
330         }
331         if (nr_shown++ == 0)
332                 resume = jiffies + 60 * HZ;
333
334         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
335                 current->comm, page_to_pfn(page));
336         dump_page(page);
337
338         print_modules();
339         dump_stack();
340 out:
341         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
342         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
343         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
344 }
345
346 /*
347  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
348  *
349  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
350  *
351  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
352  *
353  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
354  * the head page (even the head page has this).
355  *
356  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
357  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
358  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
359  */
360
361 static void free_compound_page(struct page *page)
362 {
363         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
364 }
365
366 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
367 {
368         int i;
369         int nr_pages = 1 << order;
370
371         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
372         set_compound_order(page, order);
373         __SetPageHead(page);
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376                 __SetPageTail(p);
377                 set_page_count(p, 0);
378                 p->first_page = page;
379         }
380 }
381
382 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
383 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
384 {
385         int i;
386         int nr_pages = 1 << order;
387         int bad = 0;
388
389         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
390             unlikely(!PageHead(page))) {
391                 bad_page(page);
392                 bad++;
393         }
394
395         __ClearPageHead(page);
396
397         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
398                 struct page *p = page + i;
399
400                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
401                         bad_page(page);
402                         bad++;
403                 }
404                 __ClearPageTail(p);
405         }
406
407         return bad;
408 }
409
410 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
411 {
412         int i;
413
414         /*
415          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
416          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
417          */
418         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
419         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
420                 clear_highpage(page + i);
421 }
422
423 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
424 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
425
426 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
427 {
428         unsigned long res;
429
430         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
431                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
432                 return 0;
433         }
434         _debug_guardpage_minorder = res;
435         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
436         return 0;
437 }
438 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
439
440 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
441 {
442         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
443 }
444
445 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
446 {
447         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
448 }
449 #else
450 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
451 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
452 #endif
453
454 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
455 {
456         set_page_private(page, order);
457         __SetPageBuddy(page);
458 }
459
460 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
461 {
462         __ClearPageBuddy(page);
463         set_page_private(page, 0);
464 }
465
466 /*
467  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
468  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
469  *
470  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
471  * the following equation:
472  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
473  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
474  * 1 buddy is #10:
475  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
476  *
477  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
478  * satisfies the following equation:
479  *     P = B & ~(1 << O)
480  *
481  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
482  */
483 static inline unsigned long
484 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
485 {
486         return page_idx ^ (1 << order);
487 }
488
489 /*
490  * This function checks whether a page is free && is the buddy
491  * we can do coalesce a page and its buddy if
492  * (a) the buddy is not in a hole &&
493  * (b) the buddy is in the buddy system &&
494  * (c) a page and its buddy have the same order &&
495  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
496  *
497  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
498  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
499  *
500  * For recording page's order, we use page_private(page).
501  */
502 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
503                                                                 int order)
504 {
505         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
506                 return 0;
507
508         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
509                 return 0;
510
511         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
512                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
513                 return 1;
514         }
515
516         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
517                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
518                 return 1;
519         }
520         return 0;
521 }
522
523 /*
524  * Freeing function for a buddy system allocator.
525  *
526  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
527  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
528  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
529  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
530  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
531  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
532  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
533  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
534  * parts of the VM system.
535  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
536  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
537  * order is recorded in page_private(page) field.
538  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
539  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
540  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
541  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
542  * triggers coalescing into a block of larger size.
543  *
544  * -- wli
545  */
546
547 static inline void __free_one_page(struct page *page,
548                 struct zone *zone, unsigned int order,
549                 int migratetype)
550 {
551         unsigned long page_idx;
552         unsigned long combined_idx;
553         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
554         struct page *buddy;
555
556         if (unlikely(PageCompound(page)))
557                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
558                         return;
559
560         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
561
562         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
563
564         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
565         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
566
567         while (order < MAX_ORDER-1) {
568                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
569                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
570                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
571                         break;
572                 /*
573                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
574                  * merge with it and move up one order.
575                  */
576                 if (page_is_guard(buddy)) {
577                         clear_page_guard_flag(buddy);
578                         set_page_private(page, 0);
579                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
580                 } else {
581                         list_del(&buddy->lru);
582                         zone->free_area[order].nr_free--;
583                         rmv_page_order(buddy);
584                 }
585                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
586                 page = page + (combined_idx - page_idx);
587                 page_idx = combined_idx;
588                 order++;
589         }
590         set_page_order(page, order);
591
592         /*
593          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
594          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
595          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
596          * that is happening, add the free page to the tail of the list
597          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
598          * as a higher order page
599          */
600         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
601                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
602                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
603                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
604                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
605                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
606                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
607                         list_add_tail(&page->lru,
608                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
609                         goto out;
610                 }
611         }
612
613         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
614 out:
615         zone->free_area[order].nr_free++;
616 }
617
618 /*
619  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
620  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
621  * free_pages_check() will verify...
622  */
623 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
624 {
625         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
626         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
627 }
628
629 static inline int free_pages_check(struct page *page)
630 {
631         if (unlikely(page_mapcount(page) |
632                 (page->mapping != NULL)  |
633                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
634                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
635                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
636                 bad_page(page);
637                 return 1;
638         }
639         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
640                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
641         return 0;
642 }
643
644 /*
645  * Frees a number of pages from the PCP lists
646  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
647  * count is the number of pages to free.
648  *
649  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
650  * see if this freeing clears that state.
651  *
652  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
653  * pinned" detection logic.
654  */
655 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
656                                         struct per_cpu_pages *pcp)
657 {
658         int migratetype = 0;
659         int batch_free = 0;
660         int to_free = count;
661
662         spin_lock(&zone->lock);
663         zone->all_unreclaimable = 0;
664         zone->pages_scanned = 0;
665
666         while (to_free) {
667                 struct page *page;
668                 struct list_head *list;
669
670                 /*
671                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
672                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
673                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
674                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
675                  * lists
676                  */
677                 do {
678                         batch_free++;
679                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
680                                 migratetype = 0;
681                         list = &pcp->lists[migratetype];
682                 } while (list_empty(list));
683
684                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
685                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
686                         batch_free = to_free;
687
688                 do {
689                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
690                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
691                         list_del(&page->lru);
692                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
693                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
694                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
695                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
696         }
697         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
698         spin_unlock(&zone->lock);
699 }
700
701 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
702                                 int migratetype)
703 {
704         spin_lock(&zone->lock);
705         zone->all_unreclaimable = 0;
706         zone->pages_scanned = 0;
707
708         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
709         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
710         spin_unlock(&zone->lock);
711 }
712
713 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
714 {
715         int i;
716         int bad = 0;
717
718         trace_mm_page_free(page, order);
719         kmemcheck_free_shadow(page, order);
720
721         if (PageAnon(page))
722                 page->mapping = NULL;
723         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
724                 bad += free_pages_check(page + i);
725         if (bad)
726                 return false;
727
728         if (!PageHighMem(page)) {
729                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
730                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
731                                            PAGE_SIZE << order);
732         }
733         arch_free_page(page, order);
734         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
735
736         return true;
737 }
738
739 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
740 {
741         unsigned long flags;
742         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
743
744         if (!free_pages_prepare(page, order))
745                 return;
746
747         local_irq_save(flags);
748         if (unlikely(wasMlocked))
749                 free_page_mlock(page);
750         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
751         free_one_page(page_zone(page), page, order,
752                                         get_pageblock_migratetype(page));
753         local_irq_restore(flags);
754 }
755
756 /*
757  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
758  */
759 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
760 {
761         if (order == 0) {
762                 __ClearPageReserved(page);
763                 set_page_count(page, 0);
764                 set_page_refcounted(page);
765                 __free_page(page);
766         } else {
767                 int loop;
768
769                 prefetchw(page);
770                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
771                         struct page *p = &page[loop];
772
773                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
774                                 prefetchw(p + 1);
775                         __ClearPageReserved(p);
776                         set_page_count(p, 0);
777                 }
778
779                 set_page_refcounted(page);
780                 __free_pages(page, order);
781         }
782 }
783
784
785 /*
786  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
787  * Please do not alter this order without good reasons and regression
788  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
789  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
790  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
791  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
792  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
793  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
794  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
795  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
796  *
797  * -- wli
798  */
799 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
800         int low, int high, struct free_area *area,
801         int migratetype)
802 {
803         unsigned long size = 1 << high;
804
805         while (high > low) {
806                 area--;
807                 high--;
808                 size >>= 1;
809                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
810
811 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
812                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
813                         /*
814                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
815                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
816                          * Corresponding page table entries will not be touched,
817                          * pages will stay not present in virtual address space
818                          */
819                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
820                         set_page_guard_flag(&page[size]);
821                         set_page_private(&page[size], high);
822                         /* Guard pages are not available for any usage */
823                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << high));
824                         continue;
825                 }
826 #endif
827                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
828                 area->nr_free++;
829                 set_page_order(&page[size], high);
830         }
831 }
832
833 /*
834  * This page is about to be returned from the page allocator
835  */
836 static inline int check_new_page(struct page *page)
837 {
838         if (unlikely(page_mapcount(page) |
839                 (page->mapping != NULL)  |
840                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
841                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
842                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
843                 bad_page(page);
844                 return 1;
845         }
846         return 0;
847 }
848
849 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
850 {
851         int i;
852
853         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
854                 struct page *p = page + i;
855                 if (unlikely(check_new_page(p)))
856                         return 1;
857         }
858
859         set_page_private(page, 0);
860         set_page_refcounted(page);
861
862         arch_alloc_page(page, order);
863         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
864
865         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
866                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
867
868         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
869                 prep_compound_page(page, order);
870
871         return 0;
872 }
873
874 /*
875  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
876  * the smallest available page from the freelists
877  */
878 static inline
879 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
880                                                 int migratetype)
881 {
882         unsigned int current_order;
883         struct free_area * area;
884         struct page *page;
885
886         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
887         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
888                 area = &(zone->free_area[current_order]);
889                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
890                         continue;
891
892                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
893                                                         struct page, lru);
894                 list_del(&page->lru);
895                 rmv_page_order(page);
896                 area->nr_free--;
897                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
898                 return page;
899         }
900
901         return NULL;
902 }
903
904
905 /*
906  * This array describes the order lists are fallen back to when
907  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
908  */
909 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] = {
910         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
911         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
912         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
913         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
914         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
915 };
916
917 /*
918  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
919  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
920  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
921  */
922 static int move_freepages(struct zone *zone,
923                           struct page *start_page, struct page *end_page,
924                           int migratetype)
925 {
926         struct page *page;
927         unsigned long order;
928         int pages_moved = 0;
929
930 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
931         /*
932          * page_zone is not safe to call in this context when
933          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
934          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
935          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
936          * grouping pages by mobility
937          */
938         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
939 #endif
940
941         for (page = start_page; page <= end_page;) {
942                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
943                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
944
945                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
946                         page++;
947                         continue;
948                 }
949
950                 if (!PageBuddy(page)) {
951                         page++;
952                         continue;
953                 }
954
955                 order = page_order(page);
956                 list_move(&page->lru,
957                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
958                 page += 1 << order;
959                 pages_moved += 1 << order;
960         }
961
962         return pages_moved;
963 }
964
965 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
966                                 int migratetype)
967 {
968         unsigned long start_pfn, end_pfn;
969         struct page *start_page, *end_page;
970
971         start_pfn = page_to_pfn(page);
972         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
973         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
974         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
975         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
976
977         /* Do not cross zone boundaries */
978         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
979                 start_page = page;
980         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
981                 return 0;
982
983         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
984 }
985
986 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
987                                         int start_order, int migratetype)
988 {
989         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
990
991         while (nr_pageblocks--) {
992                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
993                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
994         }
995 }
996
997 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
998 static inline struct page *
999 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1000 {
1001         struct free_area * area;
1002         int current_order;
1003         struct page *page;
1004         int migratetype, i;
1005
1006         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1007         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1008                                                 --current_order) {
1009                 for (i = 0;; i++) {
1010                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1011
1012                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1013                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1014                                 break;
1015
1016                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1017                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1018                                 continue;
1019
1020                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1021                                         struct page, lru);
1022                         area->nr_free--;
1023
1024                         /*
1025                          * If breaking a large block of pages, move all free
1026                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1027                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1028                          * aggressive about taking ownership of free pages
1029                          */
1030                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
1031                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1032                                         page_group_by_mobility_disabled) {
1033                                 unsigned long pages;
1034                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1035                                                                 start_migratetype);
1036
1037                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1038                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1039                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1040                                         set_pageblock_migratetype(page,
1041                                                                 start_migratetype);
1042
1043                                 migratetype = start_migratetype;
1044                         }
1045
1046                         /* Remove the page from the freelists */
1047                         list_del(&page->lru);
1048                         rmv_page_order(page);
1049
1050                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1051                         if (current_order >= pageblock_order)
1052                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1053                                                         start_migratetype);
1054
1055                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1056
1057                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1058                                 start_migratetype, migratetype);
1059
1060                         return page;
1061                 }
1062         }
1063
1064         return NULL;
1065 }
1066
1067 /*
1068  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1069  * Call me with the zone->lock already held.
1070  */
1071 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1072                                                 int migratetype)
1073 {
1074         struct page *page;
1075
1076 retry_reserve:
1077         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1078
1079         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1080                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1081
1082                 /*
1083                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1084                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1085                  * and we want just one call site
1086                  */
1087                 if (!page) {
1088                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1089                         goto retry_reserve;
1090                 }
1091         }
1092
1093         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1094         return page;
1095 }
1096
1097 /*
1098  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1099  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1100  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1101  */
1102 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1103                         unsigned long count, struct list_head *list,
1104                         int migratetype, int cold)
1105 {
1106         int i;
1107
1108         spin_lock(&zone->lock);
1109         for (i = 0; i < count; ++i) {
1110                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1111                 if (unlikely(page == NULL))
1112                         break;
1113
1114                 /*
1115                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1116                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1117                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1118                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1119                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1120                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1121                  * properly.
1122                  */
1123                 if (likely(cold == 0))
1124                         list_add(&page->lru, list);
1125                 else
1126                         list_add_tail(&page->lru, list);
1127                 set_page_private(page, migratetype);
1128                 list = &page->lru;
1129         }
1130         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1131         spin_unlock(&zone->lock);
1132         return i;
1133 }
1134
1135 #ifdef CONFIG_NUMA
1136 /*
1137  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1138  * currently executing processor on remote nodes after they have
1139  * expired.
1140  *
1141  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1142  * a single processor.
1143  */
1144 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1145 {
1146         unsigned long flags;
1147         int to_drain;
1148
1149         local_irq_save(flags);
1150         if (pcp->count >= pcp->batch)
1151                 to_drain = pcp->batch;
1152         else
1153                 to_drain = pcp->count;
1154         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1155         pcp->count -= to_drain;
1156         local_irq_restore(flags);
1157 }
1158 #endif
1159
1160 /*
1161  * Drain pages of the indicated processor.
1162  *
1163  * The processor must either be the current processor and the
1164  * thread pinned to the current processor or a processor that
1165  * is not online.
1166  */
1167 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1168 {
1169         unsigned long flags;
1170         struct zone *zone;
1171
1172         for_each_populated_zone(zone) {
1173                 struct per_cpu_pageset *pset;
1174                 struct per_cpu_pages *pcp;
1175
1176                 local_irq_save(flags);
1177                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1178
1179                 pcp = &pset->pcp;
1180                 if (pcp->count) {
1181                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1182                         pcp->count = 0;
1183                 }
1184                 local_irq_restore(flags);
1185         }
1186 }
1187
1188 /*
1189  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1190  */
1191 void drain_local_pages(void *arg)
1192 {
1193         drain_pages(smp_processor_id());
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1198  */
1199 void drain_all_pages(void)
1200 {
1201         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1202 }
1203
1204 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1205
1206 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1207 {
1208         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1209         unsigned long flags;
1210         int order, t;
1211         struct list_head *curr;
1212
1213         if (!zone->spanned_pages)
1214                 return;
1215
1216         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1217
1218         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1219         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1220                 if (pfn_valid(pfn)) {
1221                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1222
1223                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1224                                 swsusp_unset_page_free(page);
1225                 }
1226
1227         for_each_migratetype_order(order, t) {
1228                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1229                         unsigned long i;
1230
1231                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1232                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1233                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1234                 }
1235         }
1236         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1237 }
1238 #endif /* CONFIG_PM */
1239
1240 /*
1241  * Free a 0-order page
1242  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1243  */
1244 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1245 {
1246         struct zone *zone = page_zone(page);
1247         struct per_cpu_pages *pcp;
1248         unsigned long flags;
1249         int migratetype;
1250         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1251
1252         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1253                 return;
1254
1255         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1256         set_page_private(page, migratetype);
1257         local_irq_save(flags);
1258         if (unlikely(wasMlocked))
1259                 free_page_mlock(page);
1260         __count_vm_event(PGFREE);
1261
1262         /*
1263          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1264          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1265          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1266          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1267          * excessively into the page allocator
1268          */
1269         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1270                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1271                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1272                         goto out;
1273                 }
1274                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1275         }
1276
1277         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1278         if (cold)
1279                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1280         else
1281                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1282         pcp->count++;
1283         if (pcp->count >= pcp->high) {
1284                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1285                 pcp->count -= pcp->batch;
1286         }
1287
1288 out:
1289         local_irq_restore(flags);
1290 }
1291
1292 /*
1293  * Free a list of 0-order pages
1294  */
1295 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1296 {
1297         struct page *page, *next;
1298
1299         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1300                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1301                 free_hot_cold_page(page, cold);
1302         }
1303 }
1304
1305 /*
1306  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1307  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1308  * Each sub-page must be freed individually.
1309  *
1310  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1311  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1312  */
1313 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1314 {
1315         int i;
1316
1317         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1318         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1319
1320 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1321         /*
1322          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1323          * otherwise free the whole shadow.
1324          */
1325         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1326                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1327 #endif
1328
1329         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1330                 set_page_refcounted(page + i);
1331 }
1332
1333 /*
1334  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1335  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1336  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1337  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1338  * are enabled.
1339  *
1340  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1341  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1342  */
1343 int split_free_page(struct page *page)
1344 {
1345         unsigned int order;
1346         unsigned long watermark;
1347         struct zone *zone;
1348
1349         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1350
1351         zone = page_zone(page);
1352         order = page_order(page);
1353
1354         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1355         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1356         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1357                 return 0;
1358
1359         /* Remove page from free list */
1360         list_del(&page->lru);
1361         zone->free_area[order].nr_free--;
1362         rmv_page_order(page);
1363         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1364
1365         /* Split into individual pages */
1366         set_page_refcounted(page);
1367         split_page(page, order);
1368
1369         if (order >= pageblock_order - 1) {
1370                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1371                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1372                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1373         }
1374
1375         return 1 << order;
1376 }
1377
1378 /*
1379  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1380  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1381  * or two.
1382  */
1383 static inline
1384 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1385                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1386                         int migratetype)
1387 {
1388         unsigned long flags;
1389         struct page *page;
1390         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1391
1392 again:
1393         if (likely(order == 0)) {
1394                 struct per_cpu_pages *pcp;
1395                 struct list_head *list;
1396
1397                 local_irq_save(flags);
1398                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1399                 list = &pcp->lists[migratetype];
1400                 if (list_empty(list)) {
1401                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1402                                         pcp->batch, list,
1403                                         migratetype, cold);
1404                         if (unlikely(list_empty(list)))
1405                                 goto failed;
1406                 }
1407
1408                 if (cold)
1409                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1410                 else
1411                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1412
1413                 list_del(&page->lru);
1414                 pcp->count--;
1415         } else {
1416                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1417                         /*
1418                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1419                          *
1420                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1421                          * properly detect and handle allocation failures.
1422                          *
1423                          * We most definitely don't want callers attempting to
1424                          * allocate greater than order-1 page units with
1425                          * __GFP_NOFAIL.
1426                          */
1427                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1428                 }
1429                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1430                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1431                 spin_unlock(&zone->lock);
1432                 if (!page)
1433                         goto failed;
1434                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1435         }
1436
1437         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1438         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1439         local_irq_restore(flags);
1440
1441         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1442         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1443                 goto again;
1444         return page;
1445
1446 failed:
1447         local_irq_restore(flags);
1448         return NULL;
1449 }
1450
1451 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1452 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1453 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1454 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1455 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1456
1457 /* Mask to get the watermark bits */
1458 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1459
1460 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1461 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1462 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1463
1464 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1465
1466 static struct {
1467         struct fault_attr attr;
1468
1469         u32 ignore_gfp_highmem;
1470         u32 ignore_gfp_wait;
1471         u32 min_order;
1472 } fail_page_alloc = {
1473         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1474         .ignore_gfp_wait = 1,
1475         .ignore_gfp_highmem = 1,
1476         .min_order = 1,
1477 };
1478
1479 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1480 {
1481         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1482 }
1483 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1484
1485 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1486 {
1487         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1488                 return 0;
1489         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1490                 return 0;
1491         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1492                 return 0;
1493         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1494                 return 0;
1495
1496         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1497 }
1498
1499 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1500
1501 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1502 {
1503         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1504         struct dentry *dir;
1505
1506         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1507                                         &fail_page_alloc.attr);
1508         if (IS_ERR(dir))
1509                 return PTR_ERR(dir);
1510
1511         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1512                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1513                 goto fail;
1514         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1515                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1516                 goto fail;
1517         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1518                                 &fail_page_alloc.min_order))
1519                 goto fail;
1520
1521         return 0;
1522 fail:
1523         debugfs_remove_recursive(dir);
1524
1525         return -ENOMEM;
1526 }
1527
1528 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1529
1530 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1531
1532 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1533
1534 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1535 {
1536         return 0;
1537 }
1538
1539 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1540
1541 /*
1542  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1543  * of the allocation.
1544  */
1545 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1546                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1547 {
1548         /* free_pages my go negative - that's OK */
1549         long min = mark;
1550         int o;
1551
1552         free_pages -= (1 << order) - 1;
1553         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1554                 min -= min / 2;
1555         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1556                 min -= min / 4;
1557
1558         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1559                 return false;
1560         for (o = 0; o < order; o++) {
1561                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1562                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1563
1564                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1565                 min >>= 1;
1566
1567                 if (free_pages <= min)
1568                         return false;
1569         }
1570         return true;
1571 }
1572
1573 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1574                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1575 {
1576         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1577                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1578 }
1579
1580 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1581                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1582 {
1583         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1584
1585         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1586                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1587
1588         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1589                                                                 free_pages);
1590 }
1591
1592 #ifdef CONFIG_NUMA
1593 /*
1594  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1595  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1596  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1597  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1598  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1599  *
1600  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1601  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1602  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1603  *
1604  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1605  * nothing and returns NULL.
1606  *
1607  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1608  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1609  *
1610  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1611  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1612  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1613  * quickly as we can.
1614  */
1615 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1616 {
1617         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1618         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1619
1620         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1621         if (!zlc)
1622                 return NULL;
1623
1624         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1625                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1626                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1627         }
1628
1629         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1630                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1631                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1632         return allowednodes;
1633 }
1634
1635 /*
1636  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1637  * if it is worth looking at further for free memory:
1638  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1639  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1640  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1641  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1642  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1643  * else return false (zero) if it is not.
1644  *
1645  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1646  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1647  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1648  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1649  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1650  * into the second scan of the zonelist.
1651  *
1652  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1653  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1654  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1655  * unturned looking for a free page.
1656  */
1657 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1658                                                 nodemask_t *allowednodes)
1659 {
1660         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1661         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1662         int n;                          /* node that zone *z is on */
1663
1664         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1665         if (!zlc)
1666                 return 1;
1667
1668         i = z - zonelist->_zonerefs;
1669         n = zlc->z_to_n[i];
1670
1671         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1672         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1673 }
1674
1675 /*
1676  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1677  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1678  * from that zone don't waste time re-examining it.
1679  */
1680 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1681 {
1682         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1683         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1684
1685         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1686         if (!zlc)
1687                 return;
1688
1689         i = z - zonelist->_zonerefs;
1690
1691         set_bit(i, zlc->fullzones);
1692 }
1693
1694 /*
1695  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1696  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1697  */
1698 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1699 {
1700         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1701
1702         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1703         if (!zlc)
1704                 return;
1705
1706         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1707 }
1708
1709 #else   /* CONFIG_NUMA */
1710
1711 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1712 {
1713         return NULL;
1714 }
1715
1716 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1717                                 nodemask_t *allowednodes)
1718 {
1719         return 1;
1720 }
1721
1722 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1723 {
1724 }
1725
1726 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1727 {
1728 }
1729 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1730
1731 /*
1732  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1733  * a page.
1734  */
1735 static struct page *
1736 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1737                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1738                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1739 {
1740         struct zoneref *z;
1741         struct page *page = NULL;
1742         int classzone_idx;
1743         struct zone *zone;
1744         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1745         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1746         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1747
1748         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1749 zonelist_scan:
1750         /*
1751          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1752          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1753          */
1754         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1755                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1756                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1757                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1758                                 continue;
1759                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1760                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1761                                 continue;
1762
1763                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1764                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1765                         unsigned long mark;
1766                         int ret;
1767
1768                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1769                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1770                                     classzone_idx, alloc_flags))
1771                                 goto try_this_zone;
1772
1773                         if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1774                                 /*
1775                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1776                                  * and before considering the first zone allowed
1777                                  * by the cpuset.
1778                                  */
1779                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1780                                 zlc_active = 1;
1781                                 did_zlc_setup = 1;
1782                         }
1783
1784                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1785                                 goto this_zone_full;
1786
1787                         /*
1788                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1789                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1790                          */
1791                         if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1792                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1793                                 continue;
1794
1795                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1796                         switch (ret) {
1797                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1798                                 /* did not scan */
1799                                 continue;
1800                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1801                                 /* scanned but unreclaimable */
1802                                 continue;
1803                         default:
1804                                 /* did we reclaim enough */
1805                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1806                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1807                                         goto this_zone_full;
1808                         }
1809                 }
1810
1811 try_this_zone:
1812                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1813                                                 gfp_mask, migratetype);
1814                 if (page)
1815                         break;
1816 this_zone_full:
1817                 if (NUMA_BUILD)
1818                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1819         }
1820
1821         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1822                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1823                 zlc_active = 0;
1824                 goto zonelist_scan;
1825         }
1826         return page;
1827 }
1828
1829 /*
1830  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1831  * meminfo in irq context.
1832  */
1833 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1834 {
1835         bool ret = false;
1836
1837 #if NODES_SHIFT > 8
1838         ret = in_interrupt();
1839 #endif
1840         return ret;
1841 }
1842
1843 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1844                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1845                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1846
1847 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1848 {
1849         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1850
1851         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1852             debug_guardpage_minorder() > 0)
1853                 return;
1854
1855         /*
1856          * This documents exceptions given to allocations in certain
1857          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1858          * of allowed nodes.
1859          */
1860         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1861                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1862                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1863                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1864         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1865                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1866
1867         if (fmt) {
1868                 struct va_format vaf;
1869                 va_list args;
1870
1871                 va_start(args, fmt);
1872
1873                 vaf.fmt = fmt;
1874                 vaf.va = &args;
1875
1876                 pr_warn("%pV", &vaf);
1877
1878                 va_end(args);
1879         }
1880
1881         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1882                 current->comm, order, gfp_mask);
1883
1884         dump_stack();
1885         if (!should_suppress_show_mem())
1886                 show_mem(filter);
1887 }
1888
1889 static inline int
1890 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1891                                 unsigned long did_some_progress,
1892                                 unsigned long pages_reclaimed)
1893 {
1894         /* Do not loop if specifically requested */
1895         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1896                 return 0;
1897
1898         /* Always retry if specifically requested */
1899         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1900                 return 1;
1901
1902         /*
1903          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
1904          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
1905          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
1906          */
1907         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
1908                 return 0;
1909
1910         /*
1911          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1912          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1913          * implementations.
1914          */
1915         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1916                 return 1;
1917
1918         /*
1919          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1920          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1921          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1922          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1923          * allocation still fails, we stop retrying.
1924          */
1925         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1926                 return 1;
1927
1928         return 0;
1929 }
1930
1931 static inline struct page *
1932 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1933         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1934         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1935         int migratetype)
1936 {
1937         struct page *page;
1938
1939         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1940         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1941                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1942                 return NULL;
1943         }
1944
1945         /*
1946          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1947          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1948          * we're still under heavy pressure.
1949          */
1950         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1951                 order, zonelist, high_zoneidx,
1952                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1953                 preferred_zone, migratetype);
1954         if (page)
1955                 goto out;
1956
1957         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1958                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1959                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1960                         goto out;
1961                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1962                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1963                         goto out;
1964                 /*
1965                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1966                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1967                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1968                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1969                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1970                  */
1971                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1972                         goto out;
1973         }
1974         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1975         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1976
1977 out:
1978         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1979         return page;
1980 }
1981
1982 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1983 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1984 static struct page *
1985 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1986         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1987         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1988         int migratetype, bool sync_migration,
1989         bool *deferred_compaction,
1990         unsigned long *did_some_progress)
1991 {
1992         struct page *page;
1993
1994         if (!order)
1995                 return NULL;
1996
1997         if (compaction_deferred(preferred_zone)) {
1998                 *deferred_compaction = true;
1999                 return NULL;
2000         }
2001
2002         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2003         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2004                                                 nodemask, sync_migration);
2005         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2006         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2007
2008                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2009                 drain_pages(get_cpu());
2010                 put_cpu();
2011
2012                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2013                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2014                                 alloc_flags, preferred_zone,
2015                                 migratetype);
2016                 if (page) {
2017                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2018                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2019                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2020                         return page;
2021                 }
2022
2023                 /*
2024                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2025                  * The most likely reason is that pages exist,
2026                  * but not enough to satisfy watermarks.
2027                  */
2028                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2029
2030                 /*
2031                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2032                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2033                  */
2034                 if (sync_migration)
2035                         defer_compaction(preferred_zone);
2036
2037                 cond_resched();
2038         }
2039
2040         return NULL;
2041 }
2042 #else
2043 static inline struct page *
2044 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2045         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2046         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2047         int migratetype, bool sync_migration,
2048         bool *deferred_compaction,
2049         unsigned long *did_some_progress)
2050 {
2051         return NULL;
2052 }
2053 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2054
2055 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2056 static inline struct page *
2057 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2058         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2059         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2060         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2061 {
2062         struct page *page = NULL;
2063         struct reclaim_state reclaim_state;
2064         bool drained = false;
2065
2066         cond_resched();
2067
2068         /* We now go into synchronous reclaim */
2069         cpuset_memory_pressure_bump();
2070         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2071         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2072         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2073         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2074
2075         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2076
2077         current->reclaim_state = NULL;
2078         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2079         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2080
2081         cond_resched();
2082
2083         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2084                 return NULL;
2085
2086         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2087         if (NUMA_BUILD)
2088                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2089
2090 retry:
2091         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2092                                         zonelist, high_zoneidx,
2093                                         alloc_flags, preferred_zone,
2094                                         migratetype);
2095
2096         /*
2097          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2098          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2099          */
2100         if (!page && !drained) {
2101                 drain_all_pages();
2102                 drained = true;
2103                 goto retry;
2104         }
2105
2106         return page;
2107 }
2108
2109 /*
2110  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2111  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2112  */
2113 static inline struct page *
2114 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2115         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2116         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2117         int migratetype)
2118 {
2119         struct page *page;
2120
2121         do {
2122                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2123                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2124                         preferred_zone, migratetype);
2125
2126                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2127                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2128         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2129
2130         return page;
2131 }
2132
2133 static inline
2134 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2135                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2136                                                 enum zone_type classzone_idx)
2137 {
2138         struct zoneref *z;
2139         struct zone *zone;
2140
2141         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2142                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2143 }
2144
2145 static inline int
2146 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2147 {
2148         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2149         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2150
2151         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2152         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2153
2154         /*
2155          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2156          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2157          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2158          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2159          */
2160         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2161
2162         if (!wait) {
2163                 /*
2164                  * Not worth trying to allocate harder for
2165                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2166                  */
2167                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2168                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2169                 /*
2170                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2171                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2172                  */
2173                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2174         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2175                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2176
2177         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2178                 if (!in_interrupt() &&
2179                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2180                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2181                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2182         }
2183
2184         return alloc_flags;
2185 }
2186
2187 static inline struct page *
2188 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2189         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2190         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2191         int migratetype)
2192 {
2193         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2194         struct page *page = NULL;
2195         int alloc_flags;
2196         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2197         unsigned long did_some_progress;
2198         bool sync_migration = false;
2199         bool deferred_compaction = false;
2200
2201         /*
2202          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2203          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2204          * be using allocators in order of preference for an area that is
2205          * too large.
2206          */
2207         if (order >= MAX_ORDER) {
2208                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2209                 return NULL;
2210         }
2211
2212         /*
2213          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2214          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2215          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2216          * using a larger set of nodes after it has established that the
2217          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2218          * over allocated.
2219          */
2220         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2221                 goto nopage;
2222
2223 restart:
2224         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2225                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2226                                                 zone_idx(preferred_zone));
2227
2228         /*
2229          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2230          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2231          * to how we want to proceed.
2232          */
2233         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2234
2235         /*
2236          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2237          * cpusets.
2238          */
2239         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2240                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2241                                         &preferred_zone);
2242
2243 rebalance:
2244         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2245         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2246                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2247                         preferred_zone, migratetype);
2248         if (page)
2249                 goto got_pg;
2250
2251         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2252         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2253                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2254                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2255                                 preferred_zone, migratetype);
2256                 if (page)
2257                         goto got_pg;
2258         }
2259
2260         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2261         if (!wait)
2262                 goto nopage;
2263
2264         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2265         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2266                 goto nopage;
2267
2268         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2269         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2270                 goto nopage;
2271
2272         /*
2273          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2274          * attempts after direct reclaim are synchronous
2275          */
2276         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2277                                         zonelist, high_zoneidx,
2278                                         nodemask,
2279                                         alloc_flags, preferred_zone,
2280                                         migratetype, sync_migration,
2281                                         &deferred_compaction,
2282                                         &did_some_progress);
2283         if (page)
2284                 goto got_pg;
2285         sync_migration = true;
2286
2287         /*
2288          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2289          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2290          * has requested the system not be heavily disrupted, fail the
2291          * allocation now instead of entering direct reclaim
2292          */
2293         if (deferred_compaction && (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2294                 goto nopage;
2295
2296         /* Try direct reclaim and then allocating */
2297         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2298                                         zonelist, high_zoneidx,
2299                                         nodemask,
2300                                         alloc_flags, preferred_zone,
2301                                         migratetype, &did_some_progress);
2302         if (page)
2303                 goto got_pg;
2304
2305         /*
2306          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2307          * running out of options and have to consider going OOM
2308          */
2309         if (!did_some_progress) {
2310                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2311                         if (oom_killer_disabled)
2312                                 goto nopage;
2313                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2314                                         zonelist, high_zoneidx,
2315                                         nodemask, preferred_zone,
2316                                         migratetype);
2317                         if (page)
2318                                 goto got_pg;
2319
2320                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2321                                 /*
2322                                  * The oom killer is not called for high-order
2323                                  * allocations that may fail, so if no progress
2324                                  * is being made, there are no other options and
2325                                  * retrying is unlikely to help.
2326                                  */
2327                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2328                                         goto nopage;
2329                                 /*
2330                                  * The oom killer is not called for lowmem
2331                                  * allocations to prevent needlessly killing
2332                                  * innocent tasks.
2333                                  */
2334                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2335                                         goto nopage;
2336                         }
2337
2338                         goto restart;
2339                 }
2340         }
2341
2342         /* Check if we should retry the allocation */
2343         pages_reclaimed += did_some_progress;
2344         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2345                                                 pages_reclaimed)) {
2346                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2347                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2348                 goto rebalance;
2349         } else {
2350                 /*
2351                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2352                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2353                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2354                  */
2355                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2356                                         zonelist, high_zoneidx,
2357                                         nodemask,
2358                                         alloc_flags, preferred_zone,
2359                                         migratetype, sync_migration,
2360                                         &deferred_compaction,
2361                                         &did_some_progress);
2362                 if (page)
2363                         goto got_pg;
2364         }
2365
2366 nopage:
2367         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2368         return page;
2369 got_pg:
2370         if (kmemcheck_enabled)
2371                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2372         return page;
2373
2374 }
2375
2376 /*
2377  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2378  */
2379 struct page *
2380 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2381                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2382 {
2383         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2384         struct zone *preferred_zone;
2385         struct page *page = NULL;
2386         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2387         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2388
2389         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2390
2391         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2392
2393         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2394
2395         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2396                 return NULL;
2397
2398         /*
2399          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2400          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2401          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2402          */
2403         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2404                 return NULL;
2405
2406 retry_cpuset:
2407         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2408
2409         /* The preferred zone is used for statistics later */
2410         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2411                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2412                                 &preferred_zone);
2413         if (!preferred_zone)
2414                 goto out;
2415
2416         /* First allocation attempt */
2417         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2418                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2419                         preferred_zone, migratetype);
2420         if (unlikely(!page))
2421                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2422                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2423                                 preferred_zone, migratetype);
2424
2425         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2426
2427 out:
2428         /*
2429          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2430          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2431          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2432          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2433          */
2434         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2435                 goto retry_cpuset;
2436
2437         return page;
2438 }
2439 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2440
2441 /*
2442  * Common helper functions.
2443  */
2444 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2445 {
2446         struct page *page;
2447
2448         /*
2449          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2450          * a highmem page
2451          */
2452         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2453
2454         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2455         if (!page)
2456                 return 0;
2457         return (unsigned long) page_address(page);
2458 }
2459 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2460
2461 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2462 {
2463         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2464 }
2465 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2466
2467 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2468 {
2469         if (put_page_testzero(page)) {
2470                 if (order == 0)
2471                         free_hot_cold_page(page, 0);
2472                 else
2473                         __free_pages_ok(page, order);
2474         }
2475 }
2476
2477 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2478
2479 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2480 {
2481         if (addr != 0) {
2482                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2483                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2484         }
2485 }
2486
2487 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2488
2489 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2490 {
2491         if (addr) {
2492                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2493                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2494
2495                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2496                 while (used < alloc_end) {
2497                         free_page(used);
2498                         used += PAGE_SIZE;
2499                 }
2500         }
2501         return (void *)addr;
2502 }
2503
2504 /**
2505  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2506  * @size: the number of bytes to allocate
2507  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2508  *
2509  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2510  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2511  * allocate memory in power-of-two pages.
2512  *
2513  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2514  *
2515  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2516  */
2517 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2518 {
2519         unsigned int order = get_order(size);
2520         unsigned long addr;
2521
2522         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2523         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2524 }
2525 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2526
2527 /**
2528  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2529  *                         pages on a node.
2530  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2531  * @size: the number of bytes to allocate
2532  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2533  *
2534  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2535  * back.
2536  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2537  * but is not exact.
2538  */
2539 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2540 {
2541         unsigned order = get_order(size);
2542         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2543         if (!p)
2544                 return NULL;
2545         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2546 }
2547 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2548
2549 /**
2550  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2551  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2552  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2553  *
2554  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2555  */
2556 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2557 {
2558         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2559         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2560
2561         while (addr < end) {
2562                 free_page(addr);
2563                 addr += PAGE_SIZE;
2564         }
2565 }
2566 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2567
2568 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2569 {
2570         struct zoneref *z;
2571         struct zone *zone;
2572
2573         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2574         unsigned int sum = 0;
2575
2576         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2577
2578         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2579                 unsigned long size = zone->present_pages;
2580                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2581                 if (size > high)
2582                         sum += size - high;
2583         }
2584
2585         return sum;
2586 }
2587
2588 /*
2589  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2590  */
2591 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2592 {
2593         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2594 }
2595 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2596
2597 /*
2598  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2599  */
2600 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2601 {
2602         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2603 }
2604
2605 static inline void show_node(struct zone *zone)
2606 {
2607         if (NUMA_BUILD)
2608                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2609 }
2610
2611 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2612 {
2613         val->totalram = totalram_pages;
2614         val->sharedram = 0;
2615         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2616         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2617         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2618         val->freehigh = nr_free_highpages();
2619         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2620 }
2621
2622 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2623
2624 #ifdef CONFIG_NUMA
2625 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2626 {
2627         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2628
2629         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2630         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2631 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2632         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2633         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2634                         NR_FREE_PAGES);
2635 #else
2636         val->totalhigh = 0;
2637         val->freehigh = 0;
2638 #endif
2639         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2640 }
2641 #endif
2642
2643 /*
2644  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2645  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2646  */
2647 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2648 {
2649         bool ret = false;
2650         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2651
2652         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2653                 goto out;
2654
2655         do {
2656                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2657                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2658         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2659 out:
2660         return ret;
2661 }
2662
2663 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2664
2665 /*
2666  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2667  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2668  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2669  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2670  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2671  */
2672 void show_free_areas(unsigned int filter)
2673 {
2674         int cpu;
2675         struct zone *zone;
2676
2677         for_each_populated_zone(zone) {
2678                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2679                         continue;
2680                 show_node(zone);
2681                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2682
2683                 for_each_online_cpu(cpu) {
2684                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2685
2686                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2687
2688                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2689                                cpu, pageset->pcp.high,
2690                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2691                 }
2692         }
2693
2694         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2695                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2696                 " unevictable:%lu"
2697                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2698                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2699                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2700                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2701                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2702                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2703                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2704                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2705                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2706                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2707                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2708                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2709                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2710                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2711                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2712                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2713                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2714                 global_page_state(NR_SHMEM),
2715                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2716                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2717
2718         for_each_populated_zone(zone) {
2719                 int i;
2720
2721                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2722                         continue;
2723                 show_node(zone);
2724                 printk("%s"
2725                         " free:%lukB"
2726                         " min:%lukB"
2727                         " low:%lukB"
2728                         " high:%lukB"
2729                         " active_anon:%lukB"
2730                         " inactive_anon:%lukB"
2731                         " active_file:%lukB"
2732                         " inactive_file:%lukB"
2733                         " unevictable:%lukB"
2734                         " isolated(anon):%lukB"
2735                         " isolated(file):%lukB"
2736                         " present:%lukB"
2737                         " mlocked:%lukB"
2738                         " dirty:%lukB"
2739                         " writeback:%lukB"
2740                         " mapped:%lukB"
2741                         " shmem:%lukB"
2742                         " slab_reclaimable:%lukB"
2743                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2744                         " kernel_stack:%lukB"
2745                         " pagetables:%lukB"
2746                         " unstable:%lukB"
2747                         " bounce:%lukB"
2748                         " writeback_tmp:%lukB"
2749                         " pages_scanned:%lu"
2750                         " all_unreclaimable? %s"
2751                         "\n",
2752                         zone->name,
2753                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2754                         K(min_wmark_pages(zone)),
2755                         K(low_wmark_pages(zone)),
2756                         K(high_wmark_pages(zone)),
2757                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2758                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2759                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2760                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2761                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2762                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2763                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2764                         K(zone->present_pages),
2765                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2766                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2767                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2768                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2769                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2770                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2771                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2772                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2773                                 THREAD_SIZE / 1024,
2774                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2775                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2776                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2777                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2778                         zone->pages_scanned,
2779                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2780                         );
2781                 printk("lowmem_reserve[]:");
2782                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2783                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2784                 printk("\n");
2785         }
2786
2787         for_each_populated_zone(zone) {
2788                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2789
2790                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2791                         continue;
2792                 show_node(zone);
2793                 printk("%s: ", zone->name);
2794
2795                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2796                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2797                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2798                         total += nr[order] << order;
2799                 }
2800                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2801                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2802                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2803                 printk("= %lukB\n", K(total));
2804         }
2805
2806         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2807
2808         show_swap_cache_info();
2809 }
2810
2811 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2812 {
2813         zoneref->zone = zone;
2814         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2815 }
2816
2817 /*
2818  * Builds allocation fallback zone lists.
2819  *
2820  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2821  */
2822 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2823                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2824 {
2825         struct zone *zone;
2826
2827         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2828         zone_type++;
2829
2830         do {
2831                 zone_type--;
2832                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2833                 if (populated_zone(zone)) {
2834                         zoneref_set_zone(zone,
2835                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2836                         check_highest_zone(zone_type);
2837                 }
2838
2839         } while (zone_type);
2840         return nr_zones;
2841 }
2842
2843
2844 /*
2845  *  zonelist_order:
2846  *  0 = automatic detection of better ordering.
2847  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2848  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2849  *
2850  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2851  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2852  */
2853 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2854 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2855 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2856
2857 /* zonelist order in the kernel.
2858  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2859  */
2860 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2861 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2862
2863
2864 #ifdef CONFIG_NUMA
2865 /* The value user specified ....changed by config */
2866 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2867 /* string for sysctl */
2868 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2869 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2870
2871 /*
2872  * interface for configure zonelist ordering.
2873  * command line option "numa_zonelist_order"
2874  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2875  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2876  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2877  */
2878
2879 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2880 {
2881         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2882                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2883         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2884                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2885         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2886                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2887         } else {
2888                 printk(KERN_WARNING
2889                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2890                         "%s\n", s);
2891                 return -EINVAL;
2892         }
2893         return 0;
2894 }
2895
2896 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2897 {
2898         int ret;
2899
2900         if (!s)
2901                 return 0;
2902
2903         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2904         if (ret == 0)
2905                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2906
2907         return ret;
2908 }
2909 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2910
2911 /*
2912  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2913  */
2914 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2915                 void __user *buffer, size_t *length,
2916                 loff_t *ppos)
2917 {
2918         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2919         int ret;
2920         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2921
2922         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2923         if (write)
2924                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2925         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2926         if (ret)
2927                 goto out;
2928         if (write) {
2929                 int oldval = user_zonelist_order;
2930                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2931                         /*
2932                          * bogus value.  restore saved string
2933                          */
2934                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2935                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2936                         user_zonelist_order = oldval;
2937                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2938                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2939                         build_all_zonelists(NULL);
2940                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2941                 }
2942         }
2943 out:
2944         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2945         return ret;
2946 }
2947
2948
2949 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2950 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2951
2952 /**
2953  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2954  * @node: node whose fallback list we're appending
2955  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2956  *
2957  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2958  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2959  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2960  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2961  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2962  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2963  * on them otherwise.
2964  * It returns -1 if no node is found.
2965  */
2966 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2967 {
2968         int n, val;
2969         int min_val = INT_MAX;
2970         int best_node = -1;
2971         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2972
2973         /* Use the local node if we haven't already */
2974         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2975                 node_set(node, *used_node_mask);
2976                 return node;
2977         }
2978
2979         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2980
2981                 /* Don't want a node to appear more than once */
2982                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2983                         continue;
2984
2985                 /* Use the distance array to find the distance */
2986                 val = node_distance(node, n);
2987
2988                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2989                 val += (n < node);
2990
2991                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2992                 tmp = cpumask_of_node(n);
2993                 if (!cpumask_empty(tmp))
2994                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2995
2996                 /* Slight preference for less loaded node */
2997                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2998                 val += node_load[n];
2999
3000                 if (val < min_val) {
3001                         min_val = val;
3002                         best_node = n;
3003                 }
3004         }
3005
3006         if (best_node >= 0)
3007                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3008
3009         return best_node;
3010 }
3011
3012
3013 /*
3014  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3015  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3016  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3017  */
3018 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3019 {
3020         int j;
3021         struct zonelist *zonelist;
3022
3023         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3024         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3025                 ;
3026         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3027                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3028         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3029         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3030 }
3031
3032 /*
3033  * Build gfp_thisnode zonelists
3034  */
3035 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3036 {
3037         int j;
3038         struct zonelist *zonelist;
3039
3040         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3041         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3042         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3043         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3044 }
3045
3046 /*
3047  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3048  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3049  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3050  * may still exist in local DMA zone.
3051  */
3052 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3053
3054 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3055 {
3056         int pos, j, node;
3057         int zone_type;          /* needs to be signed */
3058         struct zone *z;
3059         struct zonelist *zonelist;
3060
3061         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3062         pos = 0;
3063         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3064                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3065                         node = node_order[j];
3066                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3067                         if (populated_zone(z)) {
3068                                 zoneref_set_zone(z,
3069                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3070                                 check_highest_zone(zone_type);
3071                         }
3072                 }
3073         }
3074         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3075         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3076 }
3077
3078 static int default_zonelist_order(void)
3079 {
3080         int nid, zone_type;
3081         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3082         struct zone *z;
3083         int average_size;
3084         /*
3085          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3086          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3087          * into OOM very easily.
3088          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3089          */
3090         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3091         low_kmem_size = 0;
3092         total_size = 0;
3093         for_each_online_node(nid) {
3094                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3095                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3096                         if (populated_zone(z)) {
3097                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3098                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3099                                 total_size += z->present_pages;
3100                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3101                                 /*
3102                                  * If any node has only lowmem, then node order
3103                                  * is preferred to allow kernel allocations
3104                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3105                                  * on other nodes when there is an abundance of
3106                                  * lowmem available to allocate from.
3107                                  */
3108                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3109                         }
3110                 }
3111         }
3112         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3113             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3114                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3115         /*
3116          * look into each node's config.
3117          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3118          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3119          */
3120         average_size = total_size /
3121                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3122         for_each_online_node(nid) {
3123                 low_kmem_size = 0;
3124                 total_size = 0;
3125                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3126                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3127                         if (populated_zone(z)) {
3128                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3129                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3130                                 total_size += z->present_pages;
3131                         }
3132                 }
3133                 if (low_kmem_size &&
3134                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3135                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3136                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3137         }
3138         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3139 }
3140
3141 static void set_zonelist_order(void)
3142 {
3143         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3144                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3145         else
3146                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3147 }
3148
3149 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3150 {
3151         int j, node, load;
3152         enum zone_type i;
3153         nodemask_t used_mask;
3154         int local_node, prev_node;
3155         struct zonelist *zonelist;
3156         int order = current_zonelist_order;
3157
3158         /* initialize zonelists */
3159         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3160                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3161                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3162                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3163         }
3164
3165         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3166         local_node = pgdat->node_id;
3167         load = nr_online_nodes;
3168         prev_node = local_node;
3169         nodes_clear(used_mask);
3170
3171         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3172         j = 0;
3173
3174         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3175                 int distance = node_distance(local_node, node);
3176
3177                 /*
3178                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3179                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3180                  */
3181                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3182                         zone_reclaim_mode = 1;
3183
3184                 /*
3185                  * We don't want to pressure a particular node.
3186                  * So adding penalty to the first node in same
3187                  * distance group to make it round-robin.
3188                  */
3189                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3190                         node_load[node] = load;
3191
3192                 prev_node = node;
3193                 load--;
3194                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3195                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3196                 else
3197                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3198         }
3199
3200         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3201                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3202                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3203         }
3204
3205         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3206 }
3207
3208 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3209 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3210 {
3211         struct zonelist *zonelist;
3212         struct zonelist_cache *zlc;
3213         struct zoneref *z;
3214
3215         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3216         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3217         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3218         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3219                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3220 }
3221
3222 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3223 /*
3224  * Return node id of node used for "local" allocations.
3225  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3226  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3227  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3228  */
3229 int local_memory_node(int node)
3230 {
3231         struct zone *zone;
3232
3233         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3234                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3235                                    NULL,
3236                                    &zone);
3237         return zone->node;
3238 }
3239 #endif
3240
3241 #else   /* CONFIG_NUMA */
3242
3243 static void set_zonelist_order(void)
3244 {
3245         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3246 }
3247
3248 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3249 {
3250         int node, local_node;
3251         enum zone_type j;
3252         struct zonelist *zonelist;
3253
3254         local_node = pgdat->node_id;
3255
3256         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3257         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3258
3259         /*
3260          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3261          * of all the other nodes.
3262          * We don't want to pressure a particular node, so when
3263          * building the zones for node N, we make sure that the
3264          * zones coming right after the local ones are those from
3265          * node N+1 (modulo N)
3266          */
3267         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3268                 if (!node_online(node))
3269                         continue;
3270                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3271                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3272         }
3273         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3274                 if (!node_online(node))
3275                         continue;
3276                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3277                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3278         }
3279
3280         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3281         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3282 }
3283
3284 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3285 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3286 {
3287         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3288 }
3289
3290 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3291
3292 /*
3293  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3294  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3295  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3296  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3297  * with interrupts disabled.
3298  *
3299  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3300  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3301  * hotplugged processors.
3302  *
3303  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3304  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3305  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3306  */
3307 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3308 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3309 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3310
3311 /*
3312  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3313  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3314  */
3315 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3316
3317 /* return values int ....just for stop_machine() */
3318 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3319 {
3320         int nid;
3321         int cpu;
3322
3323 #ifdef CONFIG_NUMA
3324         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3325 #endif
3326         for_each_online_node(nid) {
3327                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3328
3329                 build_zonelists(pgdat);
3330                 build_zonelist_cache(pgdat);
3331         }
3332
3333         /*
3334          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3335          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3336          * each zone will be allocated later when the per cpu
3337          * allocator is available.
3338          *
3339          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3340          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3341          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3342          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3343          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3344          * (a chicken-egg dilemma).
3345          */
3346         for_each_possible_cpu(cpu) {
3347                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3348
3349 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3350                 /*
3351                  * We now know the "local memory node" for each node--
3352                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3353                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3354                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3355                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3356                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3357                  */
3358                 if (cpu_online(cpu))
3359                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3360 #endif
3361         }
3362
3363         return 0;
3364 }
3365
3366 /*
3367  * Called with zonelists_mutex held always
3368  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3369  */
3370 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3371 {
3372         set_zonelist_order();
3373
3374         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3375                 __build_all_zonelists(NULL);
3376                 mminit_verify_zonelist();
3377                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3378         } else {
3379                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3380                    of zonelist */
3381 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3382                 if (data)
3383                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3384 #endif
3385                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3386                 /* cpuset refresh routine should be here */
3387         }
3388         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3389         /*
3390          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3391          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3392          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3393          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3394          * disabled and enable it later
3395          */
3396         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3397                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3398         else
3399                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3400
3401         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3402                 "Total pages: %ld\n",
3403                         nr_online_nodes,
3404                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3405                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3406                         vm_total_pages);
3407 #ifdef CONFIG_NUMA
3408         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3409 #endif
3410 }
3411
3412 /*
3413  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3414  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3415  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3416  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3417  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3418  * conservative, even though it seems large.
3419  *
3420  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3421  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3422  */
3423 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3424
3425 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3426 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3427 {
3428         unsigned long size = 1;
3429
3430         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3431
3432         while (size < pages)
3433                 size <<= 1;
3434
3435         /*
3436          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3437          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3438          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3439          */
3440         size = min(size, 4096UL);
3441
3442         return max(size, 4UL);
3443 }
3444 #else
3445 /*
3446  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3447  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3448  *
3449  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3450  *
3451  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3452  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3453  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3454  *
3455  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3456  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3457  *
3458  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3459  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3460  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3461  */
3462 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3463 {
3464         return 4096UL;
3465 }
3466 #endif
3467
3468 /*
3469  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3470  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3471  * hash function before the remainder is taken.
3472  */
3473 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3474 {
3475         return ffz(~size);
3476 }
3477
3478 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3479
3480 /*
3481  * Check if a pageblock contains reserved pages
3482  */
3483 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3484 {
3485         unsigned long pfn;
3486
3487         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3488                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3489                         return 1;
3490         }
3491         return 0;
3492 }
3493
3494 /*
3495  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3496  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3497  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3498  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3499  * blocks as reclaim kicks in
3500  */
3501 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3502 {
3503         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3504         struct page *page;
3505         unsigned long block_migratetype;
3506         int reserve;
3507
3508         /*
3509          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3510          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3511          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3512          * the block.
3513          */
3514         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3515         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3516         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3517         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3518                                                         pageblock_order;
3519
3520         /*
3521          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3522          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3523          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3524          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3525          * future allocation of hugepages at runtime.
3526          */
3527         reserve = min(2, reserve);
3528
3529         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3530                 if (!pfn_valid(pfn))
3531                         continue;
3532                 page = pfn_to_page(pfn);
3533
3534                 /* Watch out for overlapping nodes */
3535                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3536                         continue;
3537
3538                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3539
3540                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3541                 if (reserve > 0) {
3542                         /*
3543                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3544                          * them.
3545                          */
3546                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3547                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3548                                 continue;
3549
3550                         /* If this block is reserved, account for it */
3551                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3552                                 reserve--;
3553                                 continue;
3554                         }
3555
3556                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3557                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3558                                 set_pageblock_migratetype(page,
3559                                                         MIGRATE_RESERVE);
3560                                 move_freepages_block(zone, page,
3561                                                         MIGRATE_RESERVE);
3562                                 reserve--;
3563                                 continue;
3564                         }
3565                 }
3566
3567                 /*
3568                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3569                  * take it back
3570                  */
3571                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3572                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3573                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3574                 }
3575         }
3576 }
3577
3578 /*
3579  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3580  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3581  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3582  */
3583 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3584                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3585 {
3586         struct page *page;
3587         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3588         unsigned long pfn;
3589         struct zone *z;
3590
3591         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3592                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3593
3594         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3595         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3596                 /*
3597                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3598                  * handed to this function.  They do not
3599                  * exist on hotplugged memory.
3600                  */
3601                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3602                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3603                                 continue;
3604                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3605                                 continue;
3606                 }
3607                 page = pfn_to_page(pfn);
3608                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3609                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3610                 init_page_count(page);
3611                 reset_page_mapcount(page);
3612                 SetPageReserved(page);
3613                 /*
3614                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3615                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3616                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3617                  * the address space during boot when many long-lived
3618                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3619                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3620                  * setup_zone_migrate_reserve()
3621                  *
3622                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3623                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3624                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3625                  * pfn out of zone.
3626                  */
3627                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3628                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3629                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3630                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3631
3632                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3633 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3634                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3635                 if (!is_highmem_idx(zone))
3636                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3637 #endif
3638         }
3639 }
3640
3641 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3642 {
3643         int order, t;
3644         for_each_migratetype_order(order, t) {
3645                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3646                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3647         }
3648 }
3649
3650 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3651 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3652         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3653 #endif
3654
3655 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3656 {
3657 #ifdef CONFIG_MMU
3658         int batch;
3659
3660         /*
3661          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3662          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3663          *
3664          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3665          */
3666         batch = zone->present_pages / 1024;
3667         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3668                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3669         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3670         if (batch < 1)
3671                 batch = 1;
3672
3673         /*
3674          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3675          * of 2 value was found to be more likely to have
3676          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3677          *
3678          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3679          * batches of pages, one task can end up with a lot
3680          * of pages of one half of the possible page colors
3681          * and the other with pages of the other colors.
3682          */
3683         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3684
3685         return batch;
3686
3687 #else
3688         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3689          * conditions.
3690          *
3691          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3692          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3693          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3694          *
3695          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3696          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3697          * can be a significant delay between the individual batches being
3698          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3699          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3700          */
3701         return 0;
3702 #endif
3703 }
3704
3705 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3706 {
3707         struct per_cpu_pages *pcp;
3708         int migratetype;
3709
3710         memset(p, 0, sizeof(*p));
3711
3712         pcp = &p->pcp;
3713         pcp->count = 0;
3714         pcp->high = 6 * batch;
3715         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3716         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3717                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3718 }
3719
3720 /*
3721  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3722  * to the value high for the pageset p.
3723  */
3724
3725 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3726                                 unsigned long high)
3727 {
3728         struct per_cpu_pages *pcp;
3729
3730         pcp = &p->pcp;
3731         pcp->high = high;
3732         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3733         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3734                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3735 }
3736
3737 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3738 {
3739         int cpu;
3740
3741         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3742
3743         for_each_possible_cpu(cpu) {
3744                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3745
3746                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3747
3748                 if (percpu_pagelist_fraction)
3749                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3750                                 (zone->present_pages /
3751                                         percpu_pagelist_fraction));
3752         }
3753 }
3754
3755 /*
3756  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3757  * Before this call only boot pagesets were available.
3758  */
3759 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3760 {
3761         struct zone *zone;
3762
3763         for_each_populated_zone(zone)
3764                 setup_zone_pageset(zone);
3765 }
3766
3767 static noinline __init_refok
3768 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3769 {
3770         int i;
3771         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3772         size_t alloc_size;
3773
3774         /*
3775          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3776          * per zone.
3777          */
3778         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3779                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3780         zone->wait_table_bits =
3781                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3782         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3783                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3784
3785         if (!slab_is_available()) {
3786                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3787                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3788         } else {
3789                 /*
3790                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3791                  * via memory hot-add.
3792                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3793                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3794                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3795                  * node itself as well.
3796                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3797                  * necessary.
3798                  */
3799                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3800         }
3801         if (!zone->wait_table)
3802                 return -ENOMEM;
3803
3804         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3805                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3806
3807         return 0;
3808 }
3809
3810 static int __zone_pcp_update(void *data)
3811 {
3812         struct zone *zone = data;
3813         int cpu;
3814         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3815
3816         for_each_possible_cpu(cpu) {
3817                 struct per_cpu_pageset *pset;
3818                 struct per_cpu_pages *pcp;
3819
3820                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3821                 pcp = &pset->pcp;
3822
3823                 local_irq_save(flags);
3824                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3825                 setup_pageset(pset, batch);
3826                 local_irq_restore(flags);
3827         }
3828         return 0;
3829 }
3830
3831 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3832 {
3833         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3834 }
3835
3836 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3837 {
3838         /*
3839          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3840          * relies on the ability of the linker to provide the
3841          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3842          */
3843         zone->pageset = &boot_pageset;
3844
3845         if (zone->present_pages)
3846                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3847                         zone->name, zone->present_pages,
3848                                          zone_batchsize(zone));
3849 }
3850
3851 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3852                                         unsigned long zone_start_pfn,
3853                                         unsigned long size,
3854                                         enum memmap_context context)
3855 {
3856         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3857         int ret;
3858         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3859         if (ret)
3860                 return ret;
3861         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3862
3863         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3864
3865         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3866                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3867                         pgdat->node_id,
3868                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3869                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3870
3871         zone_init_free_lists(zone);
3872
3873         return 0;
3874 }
3875
3876 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3877 /*
3878  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3879  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3880  */
3881 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3882 {
3883         int i;
3884
3885         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3886                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3887                         return i;
3888
3889         return -1;
3890 }
3891
3892 /*
3893  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3894  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3895  */
3896 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3897 {
3898         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3899                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3900                         return index;
3901
3902         return -1;
3903 }
3904
3905 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3906 /*
3907  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3908  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3909  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3910  * alternative
3911  */
3912 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3913 {
3914         int i;
3915
3916         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3917                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3918                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3919
3920                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3921                         return early_node_map[i].nid;
3922         }
3923         /* This is a memory hole */
3924         return -1;
3925 }
3926 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3927
3928 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3929 {
3930         int nid;
3931
3932         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3933         if (nid >= 0)
3934                 return nid;
3935         /* just returns 0 */
3936         return 0;
3937 }
3938
3939 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3940 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3941 {
3942         int nid;
3943
3944         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3945         if (nid >= 0 && nid != node)
3946                 return false;
3947         return true;
3948 }
3949 #endif
3950
3951 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3952 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3953         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3954                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3955
3956 /**
3957  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3958  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3959  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3960  *
3961  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3962  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3963  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3964  */
3965 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3966                                                 unsigned long max_low_pfn)
3967 {
3968         int i;
3969
3970         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3971                 unsigned long size_pages = 0;
3972                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3973
3974                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3975                         continue;
3976
3977                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3978                         end_pfn = max_low_pfn;
3979
3980                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3981                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3982                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3983                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3984         }
3985 }
3986
3987 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3988 /*
3989  * Basic iterator support. Return the last range of PFNs for a node
3990  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns last region regardless of node
3991  */
3992 static int __meminit last_active_region_index_in_nid(int nid)
3993 {
3994         int i;
3995
3996         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i >= 0; i--)
3997                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3998                         return i;
3999
4000         return -1;
4001 }
4002
4003 /*
4004  * Basic iterator support. Return the previous active range of PFNs for a node
4005  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
4006  */
4007 static int __meminit previous_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
4008 {
4009         for (index = index - 1; index >= 0; index--)
4010                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
4011                         return index;
4012
4013         return -1;
4014 }
4015
4016 #define for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) \
4017         for (i = last_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
4018                                 i = previous_active_region_index_in_nid(i, nid))
4019
4020 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
4021                                         u64 goal, u64 limit)
4022 {
4023         int i;
4024
4025         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
4026         for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) {
4027                 u64 addr;
4028                 u64 ei_start, ei_last;
4029                 u64 final_start, final_end;
4030
4031                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
4032                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
4033                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
4034                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
4035
4036                 final_start = max(ei_start, goal);
4037                 final_end = min(ei_last, limit);
4038
4039                 if (final_start >= final_end)
4040                         continue;
4041
4042                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
4043
4044                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
4045                         continue;
4046
4047                 return addr;
4048         }
4049
4050         return MEMBLOCK_ERROR;
4051 }
4052 #endif
4053
4054 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
4055                                    int nr_range, int nid)
4056 {
4057         int i;
4058         u64 start, end;
4059
4060         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
4061         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4062                 start = early_node_map[i].start_pfn;
4063                 end = early_node_map[i].end_pfn;
4064                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
4065         }
4066         return nr_range;
4067 }
4068
4069 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
4070 {
4071         int i;
4072         int ret;
4073
4074         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4075                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
4076                               early_node_map[i].end_pfn, data);
4077                 if (ret)
4078                         break;
4079         }
4080 }
4081 /**
4082  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4083  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4084  *
4085  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4086  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4087  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4088  */
4089 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4090 {
4091         int i;
4092
4093         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4094                 memory_present(early_node_map[i].nid,
4095                                 early_node_map[i].start_pfn,
4096                                 early_node_map[i].end_pfn);
4097 }
4098
4099 /**
4100  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4101  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4102  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4103  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4104  *
4105  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4106  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4107  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4108  * PFNs will be 0.
4109  */
4110 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4111                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4112 {
4113         int i;
4114         *start_pfn = -1UL;
4115         *end_pfn = 0;
4116
4117         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4118                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4119                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
4120         }
4121
4122         if (*start_pfn == -1UL)
4123                 *start_pfn = 0;
4124 }
4125
4126 /*
4127  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4128  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4129  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4130  */
4131 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4132 {
4133         int zone_index;
4134         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4135                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4136                         continue;
4137
4138                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4139                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4140                         break;
4141         }
4142
4143         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4144         movable_zone = zone_index;
4145 }
4146
4147 /*
4148  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4149  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4150  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4151  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4152  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4153  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4154  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4155  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4156  */
4157 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4158                                         unsigned long zone_type,
4159                                         unsigned long node_start_pfn,
4160                                         unsigned long node_end_pfn,
4161                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4162                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4163 {
4164         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4165         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4166                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4167                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4168                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4169                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4170                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4171
4172                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4173                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4174                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4175                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4176
4177                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4178                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4179                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4180         }
4181 }
4182
4183 /*
4184  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4185  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4186  */
4187 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4188                                         unsigned long zone_type,
4189                                         unsigned long *ignored)
4190 {
4191         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4192         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4193
4194         /* Get the start and end of the node and zone */
4195         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4196         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4197         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4198         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4199                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4200                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4201
4202         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4203         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4204                 return 0;
4205
4206         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4207         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4208         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4209
4210         /* Return the spanned pages */
4211         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4212 }
4213
4214 /*
4215  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4216  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4217  */
4218 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4219                                 unsigned long range_start_pfn,
4220                                 unsigned long range_end_pfn)
4221 {
4222         int i = 0;
4223         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
4224         unsigned long start_pfn;
4225
4226         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
4227         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
4228         if (i == -1)
4229                 return 0;
4230
4231         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4232
4233         /* Account for ranges before physical memory on this node */
4234         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
4235                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
4236
4237         /* Find all holes for the zone within the node */
4238         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
4239
4240                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
4241                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
4242                         break;
4243
4244                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
4245                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4246                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
4247
4248                 /* Update the hole size cound and move on */
4249                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
4250                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
4251                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
4252                 }
4253                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4254         }
4255
4256         /* Account for ranges past physical memory on this node */
4257         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
4258                 hole_pages += range_end_pfn -
4259                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
4260
4261         return hole_pages;
4262 }
4263
4264 /**
4265  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4266  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4267  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4268  *
4269  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4270  */
4271 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4272                                                         unsigned long end_pfn)
4273 {
4274         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4275 }
4276
4277 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4278 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4279                                         unsigned long zone_type,
4280                                         unsigned long *ignored)
4281 {
4282         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4283         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4284
4285         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4286         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
4287                                                         node_start_pfn);
4288         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
4289                                                         node_end_pfn);
4290
4291         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4292                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4293                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4294         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4295 }
4296
4297 #else
4298 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4299                                         unsigned long zone_type,
4300                                         unsigned long *zones_size)
4301 {
4302         return zones_size[zone_type];
4303 }
4304
4305 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4306                                                 unsigned long zone_type,
4307                                                 unsigned long *zholes_size)
4308 {
4309         if (!zholes_size)
4310                 return 0;
4311
4312         return zholes_size[zone_type];
4313 }
4314
4315 #endif
4316
4317 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4318                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4319 {
4320         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4321         enum zone_type i;
4322
4323         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4324                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4325                                                                 zones_size);
4326         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4327
4328         realtotalpages = totalpages;
4329         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4330                 realtotalpages -=
4331                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4332                                                                 zholes_size);
4333         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4334         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4335                                                         realtotalpages);
4336 }
4337
4338 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4339 /*
4340  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4341  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4342  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4343  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4344  * bytes.
4345  */
4346 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4347 {
4348         unsigned long usemapsize;
4349
4350         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4351         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4352         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4353         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4354
4355         return usemapsize / 8;
4356 }
4357
4358 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4359                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4360 {
4361         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4362         zone->pageblock_flags = NULL;
4363         if (usemapsize)
4364                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4365                                                                    usemapsize);
4366 }
4367 #else
4368 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4369                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4370 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4371
4372 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4373
4374 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4375 void __init set_pageblock_order(void)
4376 {
4377         unsigned int order;
4378
4379         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4380         if (pageblock_order)
4381                 return;
4382
4383         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4384                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4385         else
4386                 order = MAX_ORDER - 1;
4387
4388         /*
4389          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4390          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4391          * powerpc.
4392          */
4393         pageblock_order = order;
4394 }
4395 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4396
4397 /*
4398  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4399  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4400  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4401  * the kernel config
4402  */
4403 void __init set_pageblock_order(void)
4404 {
4405 }
4406
4407 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4408
4409 /*
4410  * Set up the zone data structures:
4411  *   - mark all pages reserved
4412  *   - mark all memory queues empty
4413  *   - clear the memory bitmaps
4414  */
4415 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4416                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4417 {
4418         enum zone_type j;
4419         int nid = pgdat->node_id;
4420         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4421         int ret;
4422
4423         pgdat_resize_init(pgdat);
4424         pgdat->nr_zones = 0;
4425         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4426         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4427         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4428
4429         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4430                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4431                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4432                 enum lru_list l;
4433
4434                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4435                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4436                                                                 zholes_size);
4437
4438                 /*
4439                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4440                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4441                  * and per-cpu initialisations
4442                  */
4443                 memmap_pages =
4444                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4445                 if (realsize >= memmap_pages) {
4446                         realsize -= memmap_pages;
4447                         if (memmap_pages)
4448                                 printk(KERN_DEBUG
4449                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4450                                        zone_names[j], memmap_pages);
4451                 } else
4452                         printk(KERN_WARNING
4453                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4454                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4455
4456                 /* Account for reserved pages */
4457                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4458                         realsize -= dma_reserve;
4459                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4460                                         zone_names[0], dma_reserve);
4461                 }
4462
4463                 if (!is_highmem_idx(j))
4464                         nr_kernel_pages += realsize;
4465                 nr_all_pages += realsize;
4466
4467                 zone->spanned_pages = size;
4468                 zone->present_pages = realsize;
4469 #ifdef CONFIG_NUMA
4470                 zone->node = nid;
4471                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4472                                                 / 100;
4473                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4474 #endif
4475                 zone->name = zone_names[j];
4476                 spin_lock_init(&zone->lock);
4477                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4478                 zone_seqlock_init(zone);
4479                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4480
4481                 zone_pcp_init(zone);
4482                 for_each_lru(l)
4483                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4484                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4485                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4486                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4487                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4488                 zap_zone_vm_stats(zone);
4489                 zone->flags = 0;
4490                 if (!size)
4491                         continue;
4492
4493                 set_pageblock_order();
4494                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4495                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4496                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4497                 BUG_ON(ret);
4498                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4499                 zone_start_pfn += size;
4500         }
4501 }
4502
4503 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4504 {
4505         /* Skip empty nodes */
4506         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4507                 return;
4508
4509 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4510         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4511         if (!pgdat->node_mem_map) {
4512                 unsigned long size, start, end;
4513                 struct page *map;
4514
4515                 /*
4516                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4517                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4518                  * for the buddy allocator to function correctly.
4519                  */
4520                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4521                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4522                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4523                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4524                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4525                 if (!map)
4526                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4527                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4528         }
4529 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4530         /*
4531          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4532          */
4533         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4534                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4535 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4536                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4537                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4538 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4539         }
4540 #endif
4541 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4542 }
4543
4544 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4545                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4546 {
4547         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4548
4549         pgdat->node_id = nid;
4550         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4551         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4552
4553         alloc_node_mem_map(pgdat);
4554 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4555         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4556                 nid, (unsigned long)pgdat,
4557                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4558 #endif
4559
4560         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4561 }
4562
4563 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4564
4565 #if MAX_NUMNODES > 1
4566 /*
4567  * Figure out the number of possible node ids.
4568  */
4569 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4570 {
4571         unsigned int node;
4572         unsigned int highest = 0;
4573
4574         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4575                 highest = node;
4576         nr_node_ids = highest + 1;
4577 }
4578 #else
4579 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4580 {
4581 }
4582 #endif
4583
4584 /**
4585  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4586  * @nid: The node ID the range resides on
4587  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4588  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4589  *
4590  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4591  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4592  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4593  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4594  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4595  */
4596 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4597                                                 unsigned long end_pfn)
4598 {
4599         int i;
4600
4601         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4602                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4603                         "%d entries of %d used\n",
4604                         nid, start_pfn, end_pfn,
4605                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4606
4607         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4608
4609         /* Merge with existing active regions if possible */
4610         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4611                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4612                         continue;
4613
4614                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4615                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4616                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4617                         return;
4618
4619                 /* Merge forward if suitable */
4620                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4621                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4622                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4623                         return;
4624                 }
4625
4626                 /* Merge backward if suitable */
4627                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4628                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4629                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4630                         return;
4631                 }
4632         }
4633
4634         /* Check that early_node_map is large enough */
4635         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4636                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4637                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4638                 return;
4639         }
4640
4641         early_node_map[i].nid = nid;
4642         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4643         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4644         nr_nodemap_entries = i + 1;
4645 }
4646
4647 /**
4648  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4649  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4650  * @start_pfn: The new PFN of the range
4651  * @end_pfn: The new PFN of the range
4652  *
4653  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4654  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4655  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4656  * range.
4657  */
4658 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4659                                 unsigned long end_pfn)
4660 {
4661         int i, j;
4662         int removed = 0;
4663
4664         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4665                           nid, start_pfn, end_pfn);
4666
4667         /* Find the old active region end and shrink */
4668         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4669                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4670                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4671                         /* clear it */
4672                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4673                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4674                         removed = 1;
4675                         continue;
4676                 }
4677                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4678                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4679                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4680                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4681                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4682                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4683                         continue;
4684                 }
4685                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4686                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4687                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4688                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4689                         continue;
4690                 }
4691         }
4692
4693         if (!removed)
4694                 return;
4695
4696         /* remove the blank ones */
4697         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4698                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4699                         continue;
4700                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4701                         continue;
4702                 /* we found it, get rid of it */
4703                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4704                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4705                                 sizeof(early_node_map[j]));
4706                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4707                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4708                 nr_nodemap_entries--;
4709         }
4710 }
4711
4712 /**
4713  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4714  *
4715  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4716  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4717  * all currently registered regions.
4718  */
4719 void __init remove_all_active_ranges(void)
4720 {
4721         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4722         nr_nodemap_entries = 0;
4723 }
4724
4725 /* Compare two active node_active_regions */
4726 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4727 {
4728         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4729         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4730
4731         /* Done this way to avoid overflows */
4732         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4733                 return 1;
4734         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4735                 return -1;
4736
4737         return 0;
4738 }
4739
4740 /* sort the node_map by start_pfn */
4741 void __init sort_node_map(void)
4742 {
4743         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4744                         sizeof(struct node_active_region),
4745                         cmp_node_active_region, NULL);
4746 }
4747
4748 /**
4749  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4750  *
4751  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4752  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4753  * all the nodes.
4754  *
4755  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4756  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4757  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4758  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4759  *
4760  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4761  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4762  * populated node map.
4763  *
4764  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4765  * requirement (single node).
4766  */
4767 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4768 {
4769         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4770         int last_nid = -1;
4771         int i;
4772
4773         for_each_active_range_index_in_nid(i, MAX_NUMNODES) {
4774                 int nid = early_node_map[i].nid;
4775                 unsigned long start = early_node_map[i].start_pfn;
4776                 unsigned long end = early_node_map[i].end_pfn;
4777                 unsigned long mask;
4778
4779                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4780                         last_nid = nid;
4781                         last_end = end;
4782                         continue;
4783                 }
4784
4785                 /*
4786                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4787                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4788                  * too coarse to separate the current node from the last.
4789                  */
4790                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4791                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4792                         mask <<= 1;
4793
4794                 /* accumulate all internode masks */
4795                 accl_mask |= mask;
4796         }
4797
4798         /* convert mask to number of pages */
4799         return ~accl_mask + 1;
4800 }
4801
4802 /* Find the lowest pfn for a node */
4803 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4804 {
4805         int i;
4806         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4807
4808         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4809         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4810                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4811
4812         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4813                 printk(KERN_WARNING
4814                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4815                 return 0;
4816         }
4817
4818         return min_pfn;
4819 }
4820
4821 /**
4822  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4823  *
4824  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4825  * add_active_range().
4826  */
4827 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4828 {
4829         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4830 }
4831
4832 /*
4833  * early_calculate_totalpages()
4834  * Sum pages in active regions for movable zone.
4835  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4836  */
4837 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4838 {
4839         int i;
4840         unsigned long totalpages = 0;
4841
4842         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4843                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4844                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4845                 totalpages += pages;
4846                 if (pages)
4847                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4848         }
4849         return totalpages;
4850 }
4851
4852 /*
4853  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4854  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4855  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4856  * others
4857  */
4858 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4859 {
4860         int i, nid;
4861         unsigned long usable_startpfn;
4862         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4863         /* save the state before borrow the nodemask */
4864         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4865         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4866         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4867
4868         /*
4869          * If movablecore was specified, calculate what size of
4870          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4871          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4872          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4873          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4874          * what movablecore would have allowed.
4875          */
4876         if (required_movablecore) {
4877                 unsigned long corepages;
4878
4879                 /*
4880                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4881                  * was requested by the user
4882                  */
4883                 required_movablecore =
4884                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4885                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4886
4887                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4888         }
4889
4890         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4891         if (!required_kernelcore)
4892                 goto out;
4893
4894         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4895         find_usable_zone_for_movable();
4896         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4897
4898 restart:
4899         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4900         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4901         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4902                 /*
4903                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4904                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4905                  * amount of memory for the kernel
4906                  */
4907                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4908                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4909
4910                 /*
4911                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4912                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4913                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4914                  */
4915                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4916
4917                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4918                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4919                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4920                         unsigned long size_pages;
4921
4922                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4923                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4924                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4925                         if (start_pfn >= end_pfn)
4926                                 continue;
4927
4928                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4929                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4930                                 unsigned long kernel_pages;
4931                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4932                                                                 - start_pfn;
4933
4934                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4935                                                         kernelcore_remaining);
4936                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4937                                                         required_kernelcore);
4938
4939                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4940                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4941
4942                                         /*
4943                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4944                                          * that if we have to rebalance
4945                                          * kernelcore across nodes, we will
4946                                          * not double account here
4947                                          */
4948                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4949                                         continue;
4950                                 }
4951                                 start_pfn = usable_startpfn;
4952                         }
4953
4954                         /*
4955                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4956                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4957                          * number of pages used as kernelcore
4958                          */
4959                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4960                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4961                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4962                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4963
4964                         /*
4965                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4966                          * break if the kernelcore for this node has been
4967                          * satisified
4968                          */
4969                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4970                                                                 size_pages);
4971                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4972                         if (!kernelcore_remaining)
4973                                 break;
4974                 }
4975         }
4976
4977         /*
4978          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4979          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4980          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4981          * satisified
4982          */
4983         usable_nodes--;
4984         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4985                 goto restart;
4986
4987         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4988         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4989                 zone_movable_pfn[nid] =
4990                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4991
4992 out:
4993         /* restore the node_state */
4994         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4995 }
4996
4997 /* Any regular memory on that node ? */
4998 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4999 {
5000 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5001         enum zone_type zone_type;
5002
5003         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
5004                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5005                 if (zone->present_pages)
5006                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
5007         }
5008 #endif
5009 }
5010
5011 /**
5012  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5013  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5014  *
5015  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5016  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5017  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5018  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5019  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5020  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5021  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5022  * at arch_max_dma_pfn.
5023  */
5024 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5025 {
5026         unsigned long nid;
5027         int i;
5028
5029         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
5030         sort_node_map();
5031
5032         /* Record where the zone boundaries are */
5033         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5034                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5035         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5036                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5037         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5038         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5039         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5040                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5041                         continue;
5042                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5043                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5044                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5045                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5046         }
5047         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5048         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5049
5050         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5051         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5052         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
5053
5054         /* Print out the zone ranges */
5055         printk("Zone PFN ranges:\n");
5056         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5057                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5058                         continue;
5059                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
5060                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5061                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5062                         printk("empty\n");
5063                 else
5064                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
5065                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
5066                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
5067         }
5068
5069         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5070         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
5071         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5072                 if (zone_movable_pfn[i])
5073                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
5074         }
5075
5076         /* Print out the early_node_map[] */
5077         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
5078         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
5079                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
5080                                                 early_node_map[i].start_pfn,
5081                                                 early_node_map[i].end_pfn);
5082
5083         /* Initialise every node */
5084         mminit_verify_pageflags_layout();
5085         setup_nr_node_ids();
5086         for_each_online_node(nid) {
5087                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5088                 free_area_init_node(nid, NULL,
5089                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5090
5091                 /* Any memory on that node */
5092                 if (pgdat->node_present_pages)
5093                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5094                 check_for_regular_memory(pgdat);
5095         }
5096 }
5097
5098 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5099 {
5100         unsigned long long coremem;
5101         if (!p)
5102                 return -EINVAL;
5103
5104         coremem = memparse(p, &p);
5105         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5106
5107         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5108         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5109
5110         return 0;
5111 }
5112
5113 /*
5114  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5115  * cannot be reclaimed or migrated.
5116  */
5117 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5118 {
5119         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5120 }
5121
5122 /*
5123  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5124  * can be reclaimed or migrated.
5125  */
5126 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5127 {
5128         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5129 }
5130
5131 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5132 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5133
5134 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
5135
5136 /**
5137  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5138  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5139  *
5140  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5141  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5142  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5143  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5144  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5145  * smaller per-cpu batchsize.
5146  */
5147 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5148 {
5149         dma_reserve = new_dma_reserve;
5150 }
5151
5152 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5153 {
5154         free_area_init_node(0, zones_size,
5155                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5156 }
5157
5158 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5159                                  unsigned long action, void *hcpu)
5160 {
5161         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5162
5163         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5164                 drain_pages(cpu);
5165
5166                 /*
5167                  * Spill the event counters of the dead processor
5168                  * into the current processors event counters.
5169                  * This artificially elevates the count of the current
5170                  * processor.
5171                  */
5172                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5173
5174                 /*
5175                  * Zero the differential counters of the dead processor
5176                  * so that the vm statistics are consistent.
5177                  *
5178                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5179                  * race with what we are doing.
5180                  */
5181                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5182         }
5183         return NOTIFY_OK;
5184 }
5185
5186 void __init page_alloc_init(void)
5187 {
5188         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5189 }
5190
5191 /*
5192  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5193  *      or min_free_kbytes changes.
5194  */
5195 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5196 {
5197         struct pglist_data *pgdat;
5198         unsigned long reserve_pages = 0;
5199         enum zone_type i, j;
5200
5201         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5202                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5203                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5204                         unsigned long max = 0;
5205
5206                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5207                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5208                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5209                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5210                         }
5211
5212                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5213                         max += high_wmark_pages(zone);
5214
5215                         if (max > zone->present_pages)
5216                                 max = zone->present_pages;
5217                         reserve_pages += max;
5218                         /*
5219                          * Lowmem reserves are not available to
5220                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5221                          * kswapd tries to balance zones to their high
5222                          * watermark.  As a result, neither should be
5223                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5224                          * situation where reclaim has to clean pages
5225                          * in order to balance the zones.
5226                          */
5227                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5228                 }
5229         }
5230         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5231         totalreserve_pages = reserve_pages;
5232 }
5233
5234 /*
5235  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5236  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5237  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5238  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5239  */
5240 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5241 {
5242         struct pglist_data *pgdat;
5243         enum zone_type j, idx;
5244
5245         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5246                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5247                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5248                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5249
5250                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5251
5252                         idx = j;
5253                         while (idx) {
5254                                 struct zone *lower_zone;
5255
5256                                 idx--;
5257
5258                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5259                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5260
5261                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5262                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5263                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5264                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5265                         }
5266                 }
5267         }
5268
5269         /* update totalreserve_pages */
5270         calculate_totalreserve_pages();
5271 }
5272
5273 /**
5274  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5275  * or when memory is hot-{added|removed}
5276  *
5277  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5278  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5279  */
5280 void setup_per_zone_wmarks(void)
5281 {
5282         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5283         unsigned long lowmem_pages = 0;
5284         struct zone *zone;
5285         unsigned long flags;
5286
5287         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5288         for_each_zone(zone) {
5289                 if (!is_highmem(zone))
5290                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5291         }
5292
5293         for_each_zone(zone) {
5294                 u64 tmp;
5295
5296                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5297                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5298                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5299                 if (is_highmem(zone)) {
5300                         /*
5301                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5302                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5303                          * value here.
5304                          *
5305                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5306                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5307                          * not be capped for highmem.
5308                          */
5309                         int min_pages;
5310
5311                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5312                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5313                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5314                         if (min_pages > 128)
5315                                 min_pages = 128;
5316                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5317                 } else {
5318                         /*
5319                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5320                          * proportionate to the zone's size.
5321                          */
5322                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5323                 }
5324
5325                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5326                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5327                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5328                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5329         }
5330
5331         /* update totalreserve_pages */
5332         calculate_totalreserve_pages();
5333 }
5334
5335 /*
5336  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5337  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5338  * to be referenced again before it is swapped out.
5339  *
5340  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5341  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5342  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5343  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5344  *
5345  * total     target    max
5346  * memory    ratio     inactive anon
5347  * -------------------------------------
5348  *   10MB       1         5MB
5349  *  100MB       1        50MB
5350  *    1GB       3       250MB
5351  *   10GB      10       0.9GB
5352  *  100GB      31         3GB
5353  *    1TB     101        10GB
5354  *   10TB     320        32GB
5355  */
5356 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5357 {
5358         unsigned int gb, ratio;
5359
5360         /* Zone size in gigabytes */
5361         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5362         if (gb)
5363                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5364         else
5365                 ratio = 1;
5366
5367         zone->inactive_ratio = ratio;
5368 }
5369
5370 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5371 {
5372         struct zone *zone;
5373
5374         for_each_zone(zone)
5375                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5376 }
5377
5378 /*
5379  * Initialise min_free_kbytes.
5380  *
5381  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5382  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5383  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5384  *
5385  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5386  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5387  *
5388  * which yields
5389  *
5390  * 16MB:        512k
5391  * 32MB:        724k
5392  * 64MB:        1024k
5393  * 128MB:       1448k
5394  * 256MB:       2048k
5395  * 512MB:       2896k
5396  * 1024MB:      4096k
5397  * 2048MB:      5792k
5398  * 4096MB:      8192k
5399  * 8192MB:      11584k
5400  * 16384MB:     16384k
5401  */
5402 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5403 {
5404         unsigned long lowmem_kbytes;
5405
5406         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5407
5408         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5409         if (min_free_kbytes < 128)
5410                 min_free_kbytes = 128;
5411         if (min_free_kbytes > 65536)
5412                 min_free_kbytes = 65536;
5413         setup_per_zone_wmarks();
5414         refresh_zone_stat_thresholds();
5415         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5416         setup_per_zone_inactive_ratio();
5417         return 0;
5418 }
5419 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5420
5421 /*
5422  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5423  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5424  *      changes.
5425  */
5426 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5427         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5428 {
5429         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5430         if (write)
5431                 setup_per_zone_wmarks();
5432         return 0;
5433 }
5434
5435 #ifdef CONFIG_NUMA
5436 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5437         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5438 {
5439         struct zone *zone;
5440         int rc;
5441
5442         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5443         if (rc)
5444                 return rc;
5445
5446         for_each_zone(zone)
5447                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5448                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5449         return 0;
5450 }
5451
5452 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5453         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5454 {
5455         struct zone *zone;
5456         int rc;
5457
5458         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5459         if (rc)
5460                 return rc;
5461
5462         for_each_zone(zone)
5463                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5464                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5465         return 0;
5466 }
5467 #endif
5468
5469 /*
5470  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5471  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5472  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5473  *
5474  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5475  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5476  * if in function of the boot time zone sizes.
5477  */
5478 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5479         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5480 {
5481         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5482         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5483         return 0;
5484 }
5485
5486 /*
5487  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5488  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5489  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5490  */
5491
5492 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5493         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5494 {
5495         struct zone *zone;
5496         unsigned int cpu;
5497         int ret;
5498
5499         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5500         if (!write || (ret == -EINVAL))
5501                 return ret;
5502         for_each_populated_zone(zone) {
5503                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5504                         unsigned long  high;
5505                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5506                         setup_pagelist_highmark(
5507                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5508                 }
5509         }
5510         return 0;
5511 }
5512
5513 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5514
5515 #ifdef CONFIG_NUMA
5516 static int __init set_hashdist(char *str)
5517 {
5518         if (!str)
5519                 return 0;
5520         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5521         return 1;
5522 }
5523 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5524 #endif
5525
5526 /*
5527  * allocate a large system hash table from bootmem
5528  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5529  *   quantity of entries
5530  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5531  */
5532 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5533                                      unsigned long bucketsize,
5534                                      unsigned long numentries,
5535                                      int scale,
5536                                      int flags,
5537                                      unsigned int *_hash_shift,
5538                                      unsigned int *_hash_mask,
5539                                      unsigned long limit)
5540 {
5541         unsigned long long max = limit;
5542         unsigned long log2qty, size;
5543         void *table = NULL;
5544
5545         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5546         if (!numentries) {
5547                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5548                 numentries = nr_kernel_pages;
5549                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5550                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5551                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5552
5553                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5554                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5555                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5556                 else
5557                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5558
5559                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5560                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5561                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5562                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5563                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5564                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5565                                 BUG_ON(!numentries);
5566                         }
5567                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5568                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5569         }
5570         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5571
5572         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5573         if (max == 0) {
5574                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5575                 do_div(max, bucketsize);
5576         }
5577
5578         if (numentries > max)
5579                 numentries = max;
5580
5581         log2qty = ilog2(numentries);
5582
5583         do {
5584                 size = bucketsize << log2qty;
5585                 if (flags & HASH_EARLY)
5586                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5587                 else if (hashdist)
5588                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5589                 else {
5590                         /*
5591                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5592                          * some pages at the end of hash table which
5593                          * alloc_pages_exact() automatically does
5594                          */
5595                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5596                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5597                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5598                         }
5599                 }
5600         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5601
5602         if (!table)
5603                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5604
5605         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5606                tablename,
5607                (1UL << log2qty),
5608                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5609                size);
5610
5611         if (_hash_shift)
5612                 *_hash_shift = log2qty;
5613         if (_hash_mask)
5614                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5615
5616         return table;
5617 }
5618
5619 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5620 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5621                                                         unsigned long pfn)
5622 {
5623 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5624         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5625 #else
5626         return zone->pageblock_flags;
5627 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5628 }
5629
5630 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5631 {
5632 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5633         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5634         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5635 #else
5636         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5637         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5638 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5639 }
5640
5641 /**
5642  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5643  * @page: The page within the block of interest
5644  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5645  * @end_bitidx: The last bit of interest
5646  * returns pageblock_bits flags
5647  */
5648 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5649                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5650 {
5651         struct zone *zone;
5652         unsigned long *bitmap;
5653         unsigned long pfn, bitidx;
5654         unsigned long flags = 0;
5655         unsigned long value = 1;
5656
5657         zone = page_zone(page);
5658         pfn = page_to_pfn(page);
5659         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5660         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5661
5662         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5663                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5664                         flags |= value;
5665
5666         return flags;
5667 }
5668
5669 /**
5670  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5671  * @page: The page within the block of interest
5672  * @start_bitidx: The first bit of interest
5673  * @end_bitidx: The last bit of interest
5674  * @flags: The flags to set
5675  */
5676 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5677                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5678 {
5679         struct zone *zone;
5680         unsigned long *bitmap;
5681         unsigned long pfn, bitidx;
5682         unsigned long value = 1;
5683
5684         zone = page_zone(page);
5685         pfn = page_to_pfn(page);
5686         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5687         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5688         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5689         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5690
5691         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5692                 if (flags & value)
5693                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5694                 else
5695                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5696 }
5697
5698 /*
5699  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5700  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5701  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5702  */
5703
5704 static int
5705 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5706 {
5707         unsigned long pfn, iter, found;
5708         /*
5709          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5710          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5711          */
5712         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5713                 return true;
5714
5715         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5716                 return true;
5717
5718         pfn = page_to_pfn(page);
5719         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5720                 unsigned long check = pfn + iter;
5721
5722                 if (!pfn_valid_within(check))
5723                         continue;
5724
5725                 page = pfn_to_page(check);
5726                 if (!page_count(page)) {
5727                         if (PageBuddy(page))
5728                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5729                         continue;
5730                 }
5731                 if (!PageLRU(page))
5732                         found++;
5733                 /*
5734                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5735                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5736                  * and it still to be fixed.
5737                  */
5738                 /*
5739                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5740                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5741                  *
5742                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5743                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5744                  * page at boot.
5745                  */
5746                 if (found > count)
5747                         return false;
5748         }
5749         return true;
5750 }
5751
5752 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5753 {
5754         struct zone *zone = page_zone(page);
5755         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5756
5757         /*
5758          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5759          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5760          * the zone but still within the section.
5761          */
5762         if (!zone || zone->zone_start_pfn > pfn ||
5763                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5764                 return false;
5765
5766         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5767 }
5768
5769 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5770 {
5771         struct zone *zone;
5772         unsigned long flags, pfn;
5773         struct memory_isolate_notify arg;
5774         int notifier_ret;
5775         int ret = -EBUSY;
5776
5777         zone = page_zone(page);
5778
5779         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5780
5781         pfn = page_to_pfn(page);
5782         arg.start_pfn = pfn;
5783         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5784         arg.pages_found = 0;
5785
5786         /*
5787          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5788          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5789          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5790          * number of pages in a range that are held by the balloon
5791          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5792          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5793          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5794          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5795          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5796          */
5797         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5798         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5799         if (notifier_ret)
5800                 goto out;
5801         /*
5802          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5803          * We just check MOVABLE pages.
5804          */
5805         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5806                 ret = 0;
5807
5808         /*
5809          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5810          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5811          */
5812
5813 out:
5814         if (!ret) {
5815                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5816                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5817         }
5818
5819         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5820         if (!ret)
5821                 drain_all_pages();
5822         return ret;
5823 }
5824
5825 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5826 {
5827         struct zone *zone;
5828         unsigned long flags;
5829         zone = page_zone(page);
5830         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5831         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5832                 goto out;
5833         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5834         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5835 out:
5836         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5837 }
5838
5839 #ifdef CONFIG_CMA
5840
5841 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5842 {
5843         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5844                              pageblock_nr_pages) - 1);
5845 }
5846
5847 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5848 {
5849         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5850                                 pageblock_nr_pages));
5851 }
5852
5853 static struct page *
5854 __alloc_contig_migrate_alloc(struct page *page, unsigned long private,
5855                              int **resultp)
5856 {
5857         return alloc_page(GFP_HIGHUSER_MOVABLE);
5858 }
5859
5860 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5861 static int __alloc_contig_migrate_range(unsigned long start, unsigned long end)
5862 {
5863         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5864
5865         unsigned long pfn = start;
5866         unsigned int tries = 0;
5867         int ret = 0;
5868
5869         struct compact_control cc = {
5870                 .nr_migratepages = 0,
5871                 .order = -1,
5872                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5873                 .sync = true,
5874         };
5875         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5876
5877         migrate_prep_local();
5878
5879         while (pfn < end || !list_empty(&cc.migratepages)) {
5880                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5881                         ret = -EINTR;
5882                         break;
5883                 }
5884
5885                 if (list_empty(&cc.migratepages)) {
5886                         cc.nr_migratepages = 0;
5887                         pfn = isolate_migratepages_range(cc.zone, &cc,
5888                                                          pfn, end);
5889                         if (!pfn) {
5890                                 ret = -EINTR;
5891                                 break;
5892                         }
5893                         tries = 0;
5894                 } else if (++tries == 5) {
5895                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5896                         break;
5897                 }
5898
5899                 ret = migrate_pages(&cc.migratepages,
5900                                     __alloc_contig_migrate_alloc,
5901                                     0, false, true);
5902         }
5903
5904         putback_lru_pages(&cc.migratepages);
5905         return ret > 0 ? 0 : ret;
5906 }
5907
5908 /**
5909  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5910  * @start:      start PFN to allocate
5911  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5912  *
5913  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5914  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5915  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5916  * pages fall in.
5917  *
5918  * The PFN range must belong to a single zone.
5919  *
5920  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5921  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5922  * need to be freed with free_contig_range().
5923  */
5924 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end)
5925 {
5926         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5927         unsigned long outer_start, outer_end;
5928         int ret = 0, order;
5929
5930         /*
5931          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5932          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5933          * have different sizes, and due to the way page allocator
5934          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5935          * that page allocator won't try to merge buddies from
5936          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5937          * other migration type.
5938          *
5939          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5940          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5941          * we are interested in).  This will put all the pages in
5942          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5943          *
5944          * When this is done, we take the pages in range from page
5945          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5946          * page allocator will never consider using them.
5947          *
5948          * This lets us mark the pageblocks back as
5949          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5950          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5951          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5952          */
5953
5954         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5955                                        pfn_max_align_up(end));
5956         if (ret)
5957                 goto done;
5958
5959         ret = __alloc_contig_migrate_range(start, end);
5960         if (ret)
5961                 goto done;
5962
5963         /*
5964          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5965          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5966          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5967          * What we are going to do is to allocate all pages from
5968          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5969          *
5970          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5971          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5972          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5973          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5974          * once this is done free the pages we are not interested in.
5975          *
5976          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5977          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5978          */
5979
5980         lru_add_drain_all();
5981         drain_all_pages();
5982
5983         order = 0;
5984         outer_start = start;
5985         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5986                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5987                         ret = -EBUSY;
5988                         goto done;
5989                 }
5990                 outer_start &= ~0UL << order;
5991         }
5992
5993         /* Make sure the range is really isolated. */
5994         if (test_pages_isolated(outer_start, end)) {
5995                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5996                        outer_start, end);
5997                 ret = -EBUSY;
5998                 goto done;
5999         }
6000
6001         outer_end = isolate_freepages_range(outer_start, end);
6002         if (!outer_end) {
6003                 ret = -EBUSY;
6004                 goto done;
6005         }
6006
6007         /* Free head and tail (if any) */
6008         if (start != outer_start)
6009                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6010         if (end != outer_end)
6011                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6012
6013 done:
6014         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6015                                 pfn_max_align_up(end));
6016         return ret;
6017 }
6018
6019 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6020 {
6021         for (; nr_pages--; ++pfn)
6022                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
6023 }
6024 #endif
6025
6026 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6027 /*
6028  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6029  */
6030 void
6031 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6032 {
6033         struct page *page;
6034         struct zone *zone;
6035         int order, i;
6036         unsigned long pfn;
6037         unsigned long flags;
6038         /* find the first valid pfn */
6039         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6040                 if (pfn_valid(pfn))
6041                         break;
6042         if (pfn == end_pfn)
6043                 return;
6044         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6045         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6046         pfn = start_pfn;
6047         while (pfn < end_pfn) {
6048                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6049                         pfn++;
6050                         continue;
6051                 }
6052                 page = pfn_to_page(pfn);
6053                 BUG_ON(page_count(page));
6054                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6055                 order = page_order(page);
6056 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6057                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6058                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6059 #endif
6060                 list_del(&page->lru);
6061                 rmv_page_order(page);
6062                 zone->free_area[order].nr_free--;
6063                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
6064                                       - (1UL << order));
6065                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6066                         SetPageReserved((page+i));
6067                 pfn += (1 << order);
6068         }
6069         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6070 }
6071 #endif
6072
6073 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6074 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6075 {
6076         struct zone *zone = page_zone(page);
6077         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6078         unsigned long flags;
6079         int order;
6080
6081         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6082         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6083                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6084
6085                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6086                         break;
6087         }
6088         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6089
6090         return order < MAX_ORDER;
6091 }
6092 #endif
6093
6094 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6095         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6096         {1UL << PG_error,               "error"         },
6097         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6098         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6099         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6100         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6101         {1UL << PG_active,              "active"        },
6102         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6103         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6104         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6105         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6106         {1UL << PG_private,             "private"       },
6107         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6108         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6109 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6110         {1UL << PG_head,                "head"          },
6111         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6112 #else
6113         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6114 #endif
6115         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6116         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6117         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6118         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6119         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6120 #ifdef CONFIG_MMU
6121         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6122 #endif
6123 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6124         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6125 #endif
6126 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6127         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6128 #endif
6129         {-1UL,                          NULL            },
6130 };
6131
6132 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6133 {
6134         const char *delim = "";
6135         unsigned long mask;
6136         int i;
6137
6138         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6139
6140         /* remove zone id */
6141         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6142
6143         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
6144
6145                 mask = pageflag_names[i].mask;
6146                 if ((flags & mask) != mask)
6147                         continue;
6148
6149                 flags &= ~mask;
6150                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6151                 delim = "|";
6152         }
6153
6154         /* check for left over flags */
6155         if (flags)
6156                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6157
6158         printk(")\n");
6159 }
6160
6161 void dump_page(struct page *page)
6162 {
6163         printk(KERN_ALERT
6164                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6165                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6166                 page->mapping, page->index);
6167         dump_page_flags(page->flags);
6168         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6169 }