Merge branch 'core-iommu-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6.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/oom.h>
34 #include <linux/notifier.h>
35 #include <linux/topology.h>
36 #include <linux/sysctl.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/memory_hotplug.h>
40 #include <linux/nodemask.h>
41 #include <linux/vmalloc.h>
42 #include <linux/mempolicy.h>
43 #include <linux/stop_machine.h>
44 #include <linux/sort.h>
45 #include <linux/pfn.h>
46 #include <linux/backing-dev.h>
47 #include <linux/fault-inject.h>
48 #include <linux/page-isolation.h>
49 #include <linux/page_cgroup.h>
50 #include <linux/debugobjects.h>
51 #include <linux/kmemleak.h>
52 #include <linux/memory.h>
53 #include <linux/compaction.h>
54 #include <trace/events/kmem.h>
55 #include <linux/ftrace_event.h>
56 #include <linux/memcontrol.h>
57
58 #include <asm/tlbflush.h>
59 #include <asm/div64.h>
60 #include "internal.h"
61
62 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
63 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
64 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
65 #endif
66
67 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
68 /*
69  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
70  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
71  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
72  * defined in <linux/topology.h>.
73  */
74 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
76 #endif
77
78 /*
79  * Array of node states.
80  */
81 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
82         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
83         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
84 #ifndef CONFIG_NUMA
85         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
86 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
87         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
88 #endif
89         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
90 #endif  /* NUMA */
91 };
92 EXPORT_SYMBOL(node_states);
93
94 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
95 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
96 int percpu_pagelist_fraction;
97 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
98
99 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
100 /*
101  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
102  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
103  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
104  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
105  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
106  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
107  */
108
109 static gfp_t saved_gfp_mask;
110
111 void pm_restore_gfp_mask(void)
112 {
113         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
114         if (saved_gfp_mask) {
115                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
116                 saved_gfp_mask = 0;
117         }
118 }
119
120 void pm_restrict_gfp_mask(void)
121 {
122         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
123         WARN_ON(saved_gfp_mask);
124         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
125         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
126 }
127 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
128
129 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
130 int pageblock_order __read_mostly;
131 #endif
132
133 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
134
135 /*
136  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
137  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
138  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
139  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
140  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
141  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
142  *
143  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
144  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
145  */
146 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
147 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
148          256,
149 #endif
150 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
151          256,
152 #endif
153 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
154          32,
155 #endif
156          32,
157 };
158
159 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
160
161 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
162 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
163          "DMA",
164 #endif
165 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
166          "DMA32",
167 #endif
168          "Normal",
169 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
170          "HighMem",
171 #endif
172          "Movable",
173 };
174
175 int min_free_kbytes = 1024;
176
177 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
178 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
179 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
180
181 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
182   /*
183    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
184    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
185    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
186    * so the number of times add_active_range() can be called is
187    * related to the number of nodes and the number of holes
188    */
189   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
190     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
191     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
192   #else
193     #if MAX_NUMNODES >= 32
194       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
195       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
196     #else
197       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
198       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
199     #endif
200   #endif
201
202   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
203   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
204   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
206   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
207   static unsigned long __initdata required_movablecore;
208   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
209
210   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
211   int movable_zone;
212   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
213 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
214
215 #if MAX_NUMNODES > 1
216 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
217 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
218 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
219 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
220 #endif
221
222 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
223
224 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
225 {
226
227         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
228                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
229
230         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
231                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
232 }
233
234 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
235
236 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
237 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
238 {
239         int ret = 0;
240         unsigned seq;
241         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
242
243         do {
244                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
245                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
246                         ret = 1;
247                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
248                         ret = 1;
249         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
250
251         return ret;
252 }
253
254 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
255 {
256         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
257                 return 0;
258         if (zone != page_zone(page))
259                 return 0;
260
261         return 1;
262 }
263 /*
264  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
265  */
266 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
267 {
268         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
269                 return 1;
270         if (!page_is_consistent(zone, page))
271                 return 1;
272
273         return 0;
274 }
275 #else
276 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
277 {
278         return 0;
279 }
280 #endif
281
282 static void bad_page(struct page *page)
283 {
284         static unsigned long resume;
285         static unsigned long nr_shown;
286         static unsigned long nr_unshown;
287
288         /* Don't complain about poisoned pages */
289         if (PageHWPoison(page)) {
290                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
291                 return;
292         }
293
294         /*
295          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
296          * or allow a steady drip of one report per second.
297          */
298         if (nr_shown == 60) {
299                 if (time_before(jiffies, resume)) {
300                         nr_unshown++;
301                         goto out;
302                 }
303                 if (nr_unshown) {
304                         printk(KERN_ALERT
305                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
306                                 nr_unshown);
307                         nr_unshown = 0;
308                 }
309                 nr_shown = 0;
310         }
311         if (nr_shown++ == 0)
312                 resume = jiffies + 60 * HZ;
313
314         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
315                 current->comm, page_to_pfn(page));
316         dump_page(page);
317
318         dump_stack();
319 out:
320         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
321         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
322         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
323 }
324
325 /*
326  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
327  *
328  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
329  *
330  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
331  *
332  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
333  * the head page (even the head page has this).
334  *
335  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
336  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
337  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
338  */
339
340 static void free_compound_page(struct page *page)
341 {
342         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
343 }
344
345 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
346 {
347         int i;
348         int nr_pages = 1 << order;
349
350         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
351         set_compound_order(page, order);
352         __SetPageHead(page);
353         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
354                 struct page *p = page + i;
355
356                 __SetPageTail(p);
357                 p->first_page = page;
358         }
359 }
360
361 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
362 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366         int bad = 0;
367
368         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
369             unlikely(!PageHead(page))) {
370                 bad_page(page);
371                 bad++;
372         }
373
374         __ClearPageHead(page);
375
376         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
377                 struct page *p = page + i;
378
379                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
380                         bad_page(page);
381                         bad++;
382                 }
383                 __ClearPageTail(p);
384         }
385
386         return bad;
387 }
388
389 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
390 {
391         int i;
392
393         /*
394          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
395          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
396          */
397         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
398         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
399                 clear_highpage(page + i);
400 }
401
402 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
403 {
404         set_page_private(page, order);
405         __SetPageBuddy(page);
406 }
407
408 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
409 {
410         __ClearPageBuddy(page);
411         set_page_private(page, 0);
412 }
413
414 /*
415  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
416  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
417  *
418  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
419  * the following equation:
420  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
421  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
422  * 1 buddy is #10:
423  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
424  *
425  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
426  * satisfies the following equation:
427  *     P = B & ~(1 << O)
428  *
429  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
430  */
431 static inline unsigned long
432 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
433 {
434         return page_idx ^ (1 << order);
435 }
436
437 /*
438  * This function checks whether a page is free && is the buddy
439  * we can do coalesce a page and its buddy if
440  * (a) the buddy is not in a hole &&
441  * (b) the buddy is in the buddy system &&
442  * (c) a page and its buddy have the same order &&
443  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
444  *
445  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
446  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
447  *
448  * For recording page's order, we use page_private(page).
449  */
450 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
451                                                                 int order)
452 {
453         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
454                 return 0;
455
456         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
457                 return 0;
458
459         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
460                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
461                 return 1;
462         }
463         return 0;
464 }
465
466 /*
467  * Freeing function for a buddy system allocator.
468  *
469  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
470  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
471  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
472  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
473  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
474  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
475  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
476  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
477  * parts of the VM system.
478  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
479  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
480  * order is recorded in page_private(page) field.
481  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
482  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
483  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
484  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
485  * triggers coalescing into a block of larger size.            
486  *
487  * -- wli
488  */
489
490 static inline void __free_one_page(struct page *page,
491                 struct zone *zone, unsigned int order,
492                 int migratetype)
493 {
494         unsigned long page_idx;
495         unsigned long combined_idx;
496         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
497         struct page *buddy;
498
499         if (unlikely(PageCompound(page)))
500                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
501                         return;
502
503         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
504
505         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
506
507         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
508         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
509
510         while (order < MAX_ORDER-1) {
511                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
512                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
513                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
514                         break;
515
516                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
517                 list_del(&buddy->lru);
518                 zone->free_area[order].nr_free--;
519                 rmv_page_order(buddy);
520                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
521                 page = page + (combined_idx - page_idx);
522                 page_idx = combined_idx;
523                 order++;
524         }
525         set_page_order(page, order);
526
527         /*
528          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
529          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
530          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
531          * that is happening, add the free page to the tail of the list
532          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
533          * as a higher order page
534          */
535         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
536                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
537                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
538                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
539                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
540                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
541                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
542                         list_add_tail(&page->lru,
543                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
544                         goto out;
545                 }
546         }
547
548         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
549 out:
550         zone->free_area[order].nr_free++;
551 }
552
553 /*
554  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
555  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
556  * free_pages_check() will verify...
557  */
558 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
559 {
560         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
561         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
562 }
563
564 static inline int free_pages_check(struct page *page)
565 {
566         if (unlikely(page_mapcount(page) |
567                 (page->mapping != NULL)  |
568                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
569                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
570                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
571                 bad_page(page);
572                 return 1;
573         }
574         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
575                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
576         return 0;
577 }
578
579 /*
580  * Frees a number of pages from the PCP lists
581  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
582  * count is the number of pages to free.
583  *
584  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
585  * see if this freeing clears that state.
586  *
587  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
588  * pinned" detection logic.
589  */
590 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
591                                         struct per_cpu_pages *pcp)
592 {
593         int migratetype = 0;
594         int batch_free = 0;
595         int to_free = count;
596
597         spin_lock(&zone->lock);
598         zone->all_unreclaimable = 0;
599         zone->pages_scanned = 0;
600
601         while (to_free) {
602                 struct page *page;
603                 struct list_head *list;
604
605                 /*
606                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
607                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
608                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
609                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
610                  * lists
611                  */
612                 do {
613                         batch_free++;
614                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
615                                 migratetype = 0;
616                         list = &pcp->lists[migratetype];
617                 } while (list_empty(list));
618
619                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
620                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
621                         batch_free = to_free;
622
623                 do {
624                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
625                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
626                         list_del(&page->lru);
627                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
628                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
629                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
630                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
631         }
632         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
633         spin_unlock(&zone->lock);
634 }
635
636 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
637                                 int migratetype)
638 {
639         spin_lock(&zone->lock);
640         zone->all_unreclaimable = 0;
641         zone->pages_scanned = 0;
642
643         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
644         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
645         spin_unlock(&zone->lock);
646 }
647
648 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
649 {
650         int i;
651         int bad = 0;
652
653         trace_mm_page_free_direct(page, order);
654         kmemcheck_free_shadow(page, order);
655
656         if (PageAnon(page))
657                 page->mapping = NULL;
658         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
659                 bad += free_pages_check(page + i);
660         if (bad)
661                 return false;
662
663         if (!PageHighMem(page)) {
664                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
665                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
666                                            PAGE_SIZE << order);
667         }
668         arch_free_page(page, order);
669         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
670
671         return true;
672 }
673
674 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
675 {
676         unsigned long flags;
677         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
678
679         if (!free_pages_prepare(page, order))
680                 return;
681
682         local_irq_save(flags);
683         if (unlikely(wasMlocked))
684                 free_page_mlock(page);
685         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
686         free_one_page(page_zone(page), page, order,
687                                         get_pageblock_migratetype(page));
688         local_irq_restore(flags);
689 }
690
691 /*
692  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
693  */
694 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
695 {
696         if (order == 0) {
697                 __ClearPageReserved(page);
698                 set_page_count(page, 0);
699                 set_page_refcounted(page);
700                 __free_page(page);
701         } else {
702                 int loop;
703
704                 prefetchw(page);
705                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
706                         struct page *p = &page[loop];
707
708                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
709                                 prefetchw(p + 1);
710                         __ClearPageReserved(p);
711                         set_page_count(p, 0);
712                 }
713
714                 set_page_refcounted(page);
715                 __free_pages(page, order);
716         }
717 }
718
719
720 /*
721  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
722  * Please do not alter this order without good reasons and regression
723  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
724  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
725  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
726  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
727  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
728  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
729  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
730  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
731  *
732  * -- wli
733  */
734 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
735         int low, int high, struct free_area *area,
736         int migratetype)
737 {
738         unsigned long size = 1 << high;
739
740         while (high > low) {
741                 area--;
742                 high--;
743                 size >>= 1;
744                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
745                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
746                 area->nr_free++;
747                 set_page_order(&page[size], high);
748         }
749 }
750
751 /*
752  * This page is about to be returned from the page allocator
753  */
754 static inline int check_new_page(struct page *page)
755 {
756         if (unlikely(page_mapcount(page) |
757                 (page->mapping != NULL)  |
758                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
759                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
760                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
761                 bad_page(page);
762                 return 1;
763         }
764         return 0;
765 }
766
767 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
768 {
769         int i;
770
771         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
772                 struct page *p = page + i;
773                 if (unlikely(check_new_page(p)))
774                         return 1;
775         }
776
777         set_page_private(page, 0);
778         set_page_refcounted(page);
779
780         arch_alloc_page(page, order);
781         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
782
783         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
784                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
785
786         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
787                 prep_compound_page(page, order);
788
789         return 0;
790 }
791
792 /*
793  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
794  * the smallest available page from the freelists
795  */
796 static inline
797 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
798                                                 int migratetype)
799 {
800         unsigned int current_order;
801         struct free_area * area;
802         struct page *page;
803
804         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
805         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
806                 area = &(zone->free_area[current_order]);
807                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
808                         continue;
809
810                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
811                                                         struct page, lru);
812                 list_del(&page->lru);
813                 rmv_page_order(page);
814                 area->nr_free--;
815                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
816                 return page;
817         }
818
819         return NULL;
820 }
821
822
823 /*
824  * This array describes the order lists are fallen back to when
825  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
826  */
827 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
828         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
829         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
830         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
831         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
832 };
833
834 /*
835  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
836  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
837  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
838  */
839 static int move_freepages(struct zone *zone,
840                           struct page *start_page, struct page *end_page,
841                           int migratetype)
842 {
843         struct page *page;
844         unsigned long order;
845         int pages_moved = 0;
846
847 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
848         /*
849          * page_zone is not safe to call in this context when
850          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
851          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
852          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
853          * grouping pages by mobility
854          */
855         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
856 #endif
857
858         for (page = start_page; page <= end_page;) {
859                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
860                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
861
862                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
863                         page++;
864                         continue;
865                 }
866
867                 if (!PageBuddy(page)) {
868                         page++;
869                         continue;
870                 }
871
872                 order = page_order(page);
873                 list_move(&page->lru,
874                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
875                 page += 1 << order;
876                 pages_moved += 1 << order;
877         }
878
879         return pages_moved;
880 }
881
882 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
883                                 int migratetype)
884 {
885         unsigned long start_pfn, end_pfn;
886         struct page *start_page, *end_page;
887
888         start_pfn = page_to_pfn(page);
889         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
890         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
891         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
892         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
893
894         /* Do not cross zone boundaries */
895         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
896                 start_page = page;
897         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
898                 return 0;
899
900         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
901 }
902
903 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
904                                         int start_order, int migratetype)
905 {
906         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
907
908         while (nr_pageblocks--) {
909                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
910                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
911         }
912 }
913
914 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
915 static inline struct page *
916 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
917 {
918         struct free_area * area;
919         int current_order;
920         struct page *page;
921         int migratetype, i;
922
923         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
924         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
925                                                 --current_order) {
926                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
927                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
928
929                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
930                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
931                                 continue;
932
933                         area = &(zone->free_area[current_order]);
934                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
935                                 continue;
936
937                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
938                                         struct page, lru);
939                         area->nr_free--;
940
941                         /*
942                          * If breaking a large block of pages, move all free
943                          * pages to the preferred allocation list. If falling
944                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
945                          * aggressive about taking ownership of free pages
946                          */
947                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
948                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
949                                         page_group_by_mobility_disabled) {
950                                 unsigned long pages;
951                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
952                                                                 start_migratetype);
953
954                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
955                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
956                                                 page_group_by_mobility_disabled)
957                                         set_pageblock_migratetype(page,
958                                                                 start_migratetype);
959
960                                 migratetype = start_migratetype;
961                         }
962
963                         /* Remove the page from the freelists */
964                         list_del(&page->lru);
965                         rmv_page_order(page);
966
967                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
968                         if (current_order >= pageblock_order)
969                                 change_pageblock_range(page, current_order,
970                                                         start_migratetype);
971
972                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
973
974                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
975                                 start_migratetype, migratetype);
976
977                         return page;
978                 }
979         }
980
981         return NULL;
982 }
983
984 /*
985  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
986  * Call me with the zone->lock already held.
987  */
988 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
989                                                 int migratetype)
990 {
991         struct page *page;
992
993 retry_reserve:
994         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
995
996         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
997                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
998
999                 /*
1000                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1001                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1002                  * and we want just one call site
1003                  */
1004                 if (!page) {
1005                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1006                         goto retry_reserve;
1007                 }
1008         }
1009
1010         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1011         return page;
1012 }
1013
1014 /* 
1015  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1016  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1017  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1018  */
1019 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1020                         unsigned long count, struct list_head *list,
1021                         int migratetype, int cold)
1022 {
1023         int i;
1024         
1025         spin_lock(&zone->lock);
1026         for (i = 0; i < count; ++i) {
1027                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1028                 if (unlikely(page == NULL))
1029                         break;
1030
1031                 /*
1032                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1033                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1034                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1035                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1036                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1037                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1038                  * properly.
1039                  */
1040                 if (likely(cold == 0))
1041                         list_add(&page->lru, list);
1042                 else
1043                         list_add_tail(&page->lru, list);
1044                 set_page_private(page, migratetype);
1045                 list = &page->lru;
1046         }
1047         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1048         spin_unlock(&zone->lock);
1049         return i;
1050 }
1051
1052 #ifdef CONFIG_NUMA
1053 /*
1054  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1055  * currently executing processor on remote nodes after they have
1056  * expired.
1057  *
1058  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1059  * a single processor.
1060  */
1061 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1062 {
1063         unsigned long flags;
1064         int to_drain;
1065
1066         local_irq_save(flags);
1067         if (pcp->count >= pcp->batch)
1068                 to_drain = pcp->batch;
1069         else
1070                 to_drain = pcp->count;
1071         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1072         pcp->count -= to_drain;
1073         local_irq_restore(flags);
1074 }
1075 #endif
1076
1077 /*
1078  * Drain pages of the indicated processor.
1079  *
1080  * The processor must either be the current processor and the
1081  * thread pinned to the current processor or a processor that
1082  * is not online.
1083  */
1084 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1085 {
1086         unsigned long flags;
1087         struct zone *zone;
1088
1089         for_each_populated_zone(zone) {
1090                 struct per_cpu_pageset *pset;
1091                 struct per_cpu_pages *pcp;
1092
1093                 local_irq_save(flags);
1094                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1095
1096                 pcp = &pset->pcp;
1097                 if (pcp->count) {
1098                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1099                         pcp->count = 0;
1100                 }
1101                 local_irq_restore(flags);
1102         }
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1107  */
1108 void drain_local_pages(void *arg)
1109 {
1110         drain_pages(smp_processor_id());
1111 }
1112
1113 /*
1114  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1115  */
1116 void drain_all_pages(void)
1117 {
1118         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1119 }
1120
1121 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1122
1123 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1124 {
1125         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1126         unsigned long flags;
1127         int order, t;
1128         struct list_head *curr;
1129
1130         if (!zone->spanned_pages)
1131                 return;
1132
1133         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1134
1135         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1136         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1137                 if (pfn_valid(pfn)) {
1138                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1139
1140                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1141                                 swsusp_unset_page_free(page);
1142                 }
1143
1144         for_each_migratetype_order(order, t) {
1145                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1146                         unsigned long i;
1147
1148                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1149                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1150                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1151                 }
1152         }
1153         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1154 }
1155 #endif /* CONFIG_PM */
1156
1157 /*
1158  * Free a 0-order page
1159  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1160  */
1161 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1162 {
1163         struct zone *zone = page_zone(page);
1164         struct per_cpu_pages *pcp;
1165         unsigned long flags;
1166         int migratetype;
1167         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1168
1169         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1170                 return;
1171
1172         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1173         set_page_private(page, migratetype);
1174         local_irq_save(flags);
1175         if (unlikely(wasMlocked))
1176                 free_page_mlock(page);
1177         __count_vm_event(PGFREE);
1178
1179         /*
1180          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1181          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1182          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1183          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1184          * excessively into the page allocator
1185          */
1186         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1187                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1188                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1189                         goto out;
1190                 }
1191                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1192         }
1193
1194         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1195         if (cold)
1196                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1197         else
1198                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1199         pcp->count++;
1200         if (pcp->count >= pcp->high) {
1201                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1202                 pcp->count -= pcp->batch;
1203         }
1204
1205 out:
1206         local_irq_restore(flags);
1207 }
1208
1209 /*
1210  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1211  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1212  * Each sub-page must be freed individually.
1213  *
1214  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1215  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1216  */
1217 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1218 {
1219         int i;
1220
1221         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1222         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1223
1224 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1225         /*
1226          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1227          * otherwise free the whole shadow.
1228          */
1229         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1230                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1231 #endif
1232
1233         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1234                 set_page_refcounted(page + i);
1235 }
1236
1237 /*
1238  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1239  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1240  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1241  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1242  * are enabled.
1243  *
1244  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1245  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1246  */
1247 int split_free_page(struct page *page)
1248 {
1249         unsigned int order;
1250         unsigned long watermark;
1251         struct zone *zone;
1252
1253         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1254
1255         zone = page_zone(page);
1256         order = page_order(page);
1257
1258         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1259         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1260         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1261                 return 0;
1262
1263         /* Remove page from free list */
1264         list_del(&page->lru);
1265         zone->free_area[order].nr_free--;
1266         rmv_page_order(page);
1267         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1268
1269         /* Split into individual pages */
1270         set_page_refcounted(page);
1271         split_page(page, order);
1272
1273         if (order >= pageblock_order - 1) {
1274                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1275                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1276                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1277         }
1278
1279         return 1 << order;
1280 }
1281
1282 /*
1283  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1284  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1285  * or two.
1286  */
1287 static inline
1288 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1289                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1290                         int migratetype)
1291 {
1292         unsigned long flags;
1293         struct page *page;
1294         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1295
1296 again:
1297         if (likely(order == 0)) {
1298                 struct per_cpu_pages *pcp;
1299                 struct list_head *list;
1300
1301                 local_irq_save(flags);
1302                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1303                 list = &pcp->lists[migratetype];
1304                 if (list_empty(list)) {
1305                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1306                                         pcp->batch, list,
1307                                         migratetype, cold);
1308                         if (unlikely(list_empty(list)))
1309                                 goto failed;
1310                 }
1311
1312                 if (cold)
1313                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1314                 else
1315                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1316
1317                 list_del(&page->lru);
1318                 pcp->count--;
1319         } else {
1320                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1321                         /*
1322                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1323                          *
1324                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1325                          * properly detect and handle allocation failures.
1326                          *
1327                          * We most definitely don't want callers attempting to
1328                          * allocate greater than order-1 page units with
1329                          * __GFP_NOFAIL.
1330                          */
1331                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1332                 }
1333                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1334                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1335                 spin_unlock(&zone->lock);
1336                 if (!page)
1337                         goto failed;
1338                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1339         }
1340
1341         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1342         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1343         local_irq_restore(flags);
1344
1345         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1346         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1347                 goto again;
1348         return page;
1349
1350 failed:
1351         local_irq_restore(flags);
1352         return NULL;
1353 }
1354
1355 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1356 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1357 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1358 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1359 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1360
1361 /* Mask to get the watermark bits */
1362 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1363
1364 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1365 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1366 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1367
1368 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1369
1370 static struct fail_page_alloc_attr {
1371         struct fault_attr attr;
1372
1373         u32 ignore_gfp_highmem;
1374         u32 ignore_gfp_wait;
1375         u32 min_order;
1376
1377 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1378
1379         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1380         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1381         struct dentry *min_order_file;
1382
1383 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1384
1385 } fail_page_alloc = {
1386         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1387         .ignore_gfp_wait = 1,
1388         .ignore_gfp_highmem = 1,
1389         .min_order = 1,
1390 };
1391
1392 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1393 {
1394         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1395 }
1396 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1397
1398 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1399 {
1400         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1401                 return 0;
1402         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1403                 return 0;
1404         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1405                 return 0;
1406         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1407                 return 0;
1408
1409         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1410 }
1411
1412 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1413
1414 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1415 {
1416         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1417         struct dentry *dir;
1418         int err;
1419
1420         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1421                                        "fail_page_alloc");
1422         if (err)
1423                 return err;
1424         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1425
1426         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1427                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1428                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1429
1430         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1431                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1432                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1433         fail_page_alloc.min_order_file =
1434                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1435                                    &fail_page_alloc.min_order);
1436
1437         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1438             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1439             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1440                 err = -ENOMEM;
1441                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1442                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1443                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1444                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1445         }
1446
1447         return err;
1448 }
1449
1450 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1451
1452 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1453
1454 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1455
1456 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1457 {
1458         return 0;
1459 }
1460
1461 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1462
1463 /*
1464  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1465  * of the allocation.
1466  */
1467 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1468                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1469 {
1470         /* free_pages my go negative - that's OK */
1471         long min = mark;
1472         int o;
1473
1474         free_pages -= (1 << order) + 1;
1475         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1476                 min -= min / 2;
1477         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1478                 min -= min / 4;
1479
1480         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1481                 return false;
1482         for (o = 0; o < order; o++) {
1483                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1484                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1485
1486                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1487                 min >>= 1;
1488
1489                 if (free_pages <= min)
1490                         return false;
1491         }
1492         return true;
1493 }
1494
1495 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1496                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1497 {
1498         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1499                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1500 }
1501
1502 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1503                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1504 {
1505         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1506
1507         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1508                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1509
1510         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1511                                                                 free_pages);
1512 }
1513
1514 #ifdef CONFIG_NUMA
1515 /*
1516  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1517  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1518  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1519  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1520  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1521  *
1522  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1523  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1524  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1525  *
1526  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1527  * nothing and returns NULL.
1528  *
1529  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1530  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1531  *
1532  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1533  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1534  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1535  * quickly as we can.
1536  */
1537 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1538 {
1539         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1540         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1541
1542         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1543         if (!zlc)
1544                 return NULL;
1545
1546         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1547                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1548                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1549         }
1550
1551         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1552                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1553                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1554         return allowednodes;
1555 }
1556
1557 /*
1558  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1559  * if it is worth looking at further for free memory:
1560  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1561  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1562  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1563  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1564  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1565  * else return false (zero) if it is not.
1566  *
1567  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1568  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1569  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1570  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1571  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1572  * into the second scan of the zonelist.
1573  *
1574  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1575  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1576  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1577  * unturned looking for a free page.
1578  */
1579 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1580                                                 nodemask_t *allowednodes)
1581 {
1582         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1583         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1584         int n;                          /* node that zone *z is on */
1585
1586         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1587         if (!zlc)
1588                 return 1;
1589
1590         i = z - zonelist->_zonerefs;
1591         n = zlc->z_to_n[i];
1592
1593         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1594         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1595 }
1596
1597 /*
1598  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1599  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1600  * from that zone don't waste time re-examining it.
1601  */
1602 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1603 {
1604         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1605         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1606
1607         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1608         if (!zlc)
1609                 return;
1610
1611         i = z - zonelist->_zonerefs;
1612
1613         set_bit(i, zlc->fullzones);
1614 }
1615
1616 #else   /* CONFIG_NUMA */
1617
1618 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1619 {
1620         return NULL;
1621 }
1622
1623 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1624                                 nodemask_t *allowednodes)
1625 {
1626         return 1;
1627 }
1628
1629 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1630 {
1631 }
1632 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1633
1634 /*
1635  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1636  * a page.
1637  */
1638 static struct page *
1639 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1640                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1641                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1642 {
1643         struct zoneref *z;
1644         struct page *page = NULL;
1645         int classzone_idx;
1646         struct zone *zone;
1647         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1648         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1649         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1650
1651         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1652 zonelist_scan:
1653         /*
1654          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1655          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1656          */
1657         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1658                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1659                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1660                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1661                                 continue;
1662                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1663                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1664                                 goto try_next_zone;
1665
1666                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1667                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1668                         unsigned long mark;
1669                         int ret;
1670
1671                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1672                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1673                                     classzone_idx, alloc_flags))
1674                                 goto try_this_zone;
1675
1676                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1677                                 goto this_zone_full;
1678
1679                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1680                         switch (ret) {
1681                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1682                                 /* did not scan */
1683                                 goto try_next_zone;
1684                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1685                                 /* scanned but unreclaimable */
1686                                 goto this_zone_full;
1687                         default:
1688                                 /* did we reclaim enough */
1689                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1690                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1691                                         goto this_zone_full;
1692                         }
1693                 }
1694
1695 try_this_zone:
1696                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1697                                                 gfp_mask, migratetype);
1698                 if (page)
1699                         break;
1700 this_zone_full:
1701                 if (NUMA_BUILD)
1702                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1703 try_next_zone:
1704                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1705                         /*
1706                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1707                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1708                          */
1709                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1710                         zlc_active = 1;
1711                         did_zlc_setup = 1;
1712                 }
1713         }
1714
1715         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1716                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1717                 zlc_active = 0;
1718                 goto zonelist_scan;
1719         }
1720         return page;
1721 }
1722
1723 /*
1724  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1725  * meminfo in irq context.
1726  */
1727 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1728 {
1729         bool ret = false;
1730
1731 #if NODES_SHIFT > 8
1732         ret = in_interrupt();
1733 #endif
1734         return ret;
1735 }
1736
1737 static inline int
1738 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1739                                 unsigned long pages_reclaimed)
1740 {
1741         /* Do not loop if specifically requested */
1742         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1743                 return 0;
1744
1745         /*
1746          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1747          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1748          * implementations.
1749          */
1750         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1751                 return 1;
1752
1753         /*
1754          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1755          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1756          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1757          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1758          * allocation still fails, we stop retrying.
1759          */
1760         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1761                 return 1;
1762
1763         /*
1764          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1765          * explicitly requests that.
1766          */
1767         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1768                 return 1;
1769
1770         return 0;
1771 }
1772
1773 static inline struct page *
1774 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1775         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1776         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1777         int migratetype)
1778 {
1779         struct page *page;
1780
1781         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1782         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1783                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1784                 return NULL;
1785         }
1786
1787         /*
1788          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1789          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1790          * we're still under heavy pressure.
1791          */
1792         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1793                 order, zonelist, high_zoneidx,
1794                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1795                 preferred_zone, migratetype);
1796         if (page)
1797                 goto out;
1798
1799         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1800                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1801                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1802                         goto out;
1803                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1804                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1805                         goto out;
1806                 /*
1807                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1808                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1809                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1810                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1811                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1812                  */
1813                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1814                         goto out;
1815         }
1816         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1817         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1818
1819 out:
1820         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1821         return page;
1822 }
1823
1824 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1825 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1826 static struct page *
1827 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1828         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1829         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1830         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1831         bool sync_migration)
1832 {
1833         struct page *page;
1834
1835         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1836                 return NULL;
1837
1838         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1839         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1840                                                 nodemask, sync_migration);
1841         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1842         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1843
1844                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1845                 drain_pages(get_cpu());
1846                 put_cpu();
1847
1848                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1849                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1850                                 alloc_flags, preferred_zone,
1851                                 migratetype);
1852                 if (page) {
1853                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1854                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1855                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1856                         return page;
1857                 }
1858
1859                 /*
1860                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1861                  * The most likely reason is that pages exist,
1862                  * but not enough to satisfy watermarks.
1863                  */
1864                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1865                 defer_compaction(preferred_zone);
1866
1867                 cond_resched();
1868         }
1869
1870         return NULL;
1871 }
1872 #else
1873 static inline struct page *
1874 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1875         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1876         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1877         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1878         bool sync_migration)
1879 {
1880         return NULL;
1881 }
1882 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1883
1884 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1885 static inline struct page *
1886 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1887         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1888         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1889         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1890 {
1891         struct page *page = NULL;
1892         struct reclaim_state reclaim_state;
1893         bool drained = false;
1894
1895         cond_resched();
1896
1897         /* We now go into synchronous reclaim */
1898         cpuset_memory_pressure_bump();
1899         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1900         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1901         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1902         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1903
1904         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1905
1906         current->reclaim_state = NULL;
1907         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1908         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1909
1910         cond_resched();
1911
1912         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1913                 return NULL;
1914
1915 retry:
1916         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1917                                         zonelist, high_zoneidx,
1918                                         alloc_flags, preferred_zone,
1919                                         migratetype);
1920
1921         /*
1922          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1923          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1924          */
1925         if (!page && !drained) {
1926                 drain_all_pages();
1927                 drained = true;
1928                 goto retry;
1929         }
1930
1931         return page;
1932 }
1933
1934 /*
1935  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1936  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1937  */
1938 static inline struct page *
1939 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1940         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1941         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1942         int migratetype)
1943 {
1944         struct page *page;
1945
1946         do {
1947                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1948                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1949                         preferred_zone, migratetype);
1950
1951                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1952                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1953         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1954
1955         return page;
1956 }
1957
1958 static inline
1959 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1960                                                 enum zone_type high_zoneidx,
1961                                                 enum zone_type classzone_idx)
1962 {
1963         struct zoneref *z;
1964         struct zone *zone;
1965
1966         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1967                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
1968 }
1969
1970 static inline int
1971 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1972 {
1973         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1974         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1975
1976         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1977         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
1978
1979         /*
1980          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1981          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1982          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1983          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1984          */
1985         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1986
1987         if (!wait) {
1988                 /*
1989                  * Not worth trying to allocate harder for
1990                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
1991                  */
1992                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1993                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1994                 /*
1995                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1996                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1997                  */
1998                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1999         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2000                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2001
2002         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2003                 if (!in_interrupt() &&
2004                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2005                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2006                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2007         }
2008
2009         return alloc_flags;
2010 }
2011
2012 static inline struct page *
2013 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2014         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2015         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2016         int migratetype)
2017 {
2018         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2019         struct page *page = NULL;
2020         int alloc_flags;
2021         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2022         unsigned long did_some_progress;
2023         bool sync_migration = false;
2024
2025         /*
2026          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2027          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2028          * be using allocators in order of preference for an area that is
2029          * too large.
2030          */
2031         if (order >= MAX_ORDER) {
2032                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2033                 return NULL;
2034         }
2035
2036         /*
2037          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2038          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2039          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2040          * using a larger set of nodes after it has established that the
2041          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2042          * over allocated.
2043          */
2044         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2045                 goto nopage;
2046
2047 restart:
2048         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2049                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2050                                                 zone_idx(preferred_zone));
2051
2052         /*
2053          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2054          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2055          * to how we want to proceed.
2056          */
2057         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2058
2059         /*
2060          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2061          * cpusets.
2062          */
2063         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2064                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2065                                         &preferred_zone);
2066
2067         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2068         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2069                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2070                         preferred_zone, migratetype);
2071         if (page)
2072                 goto got_pg;
2073
2074 rebalance:
2075         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2076         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2077                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2078                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2079                                 preferred_zone, migratetype);
2080                 if (page)
2081                         goto got_pg;
2082         }
2083
2084         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2085         if (!wait)
2086                 goto nopage;
2087
2088         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2089         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2090                 goto nopage;
2091
2092         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2093         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2094                 goto nopage;
2095
2096         /*
2097          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2098          * attempts after direct reclaim are synchronous
2099          */
2100         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2101                                         zonelist, high_zoneidx,
2102                                         nodemask,
2103                                         alloc_flags, preferred_zone,
2104                                         migratetype, &did_some_progress,
2105                                         sync_migration);
2106         if (page)
2107                 goto got_pg;
2108         sync_migration = !(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD);
2109
2110         /* Try direct reclaim and then allocating */
2111         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2112                                         zonelist, high_zoneidx,
2113                                         nodemask,
2114                                         alloc_flags, preferred_zone,
2115                                         migratetype, &did_some_progress);
2116         if (page)
2117                 goto got_pg;
2118
2119         /*
2120          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2121          * running out of options and have to consider going OOM
2122          */
2123         if (!did_some_progress) {
2124                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2125                         if (oom_killer_disabled)
2126                                 goto nopage;
2127                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2128                                         zonelist, high_zoneidx,
2129                                         nodemask, preferred_zone,
2130                                         migratetype);
2131                         if (page)
2132                                 goto got_pg;
2133
2134                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2135                                 /*
2136                                  * The oom killer is not called for high-order
2137                                  * allocations that may fail, so if no progress
2138                                  * is being made, there are no other options and
2139                                  * retrying is unlikely to help.
2140                                  */
2141                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2142                                         goto nopage;
2143                                 /*
2144                                  * The oom killer is not called for lowmem
2145                                  * allocations to prevent needlessly killing
2146                                  * innocent tasks.
2147                                  */
2148                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2149                                         goto nopage;
2150                         }
2151
2152                         goto restart;
2153                 }
2154         }
2155
2156         /* Check if we should retry the allocation */
2157         pages_reclaimed += did_some_progress;
2158         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2159                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2160                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2161                 goto rebalance;
2162         } else {
2163                 /*
2164                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2165                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2166                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2167                  */
2168                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2169                                         zonelist, high_zoneidx,
2170                                         nodemask,
2171                                         alloc_flags, preferred_zone,
2172                                         migratetype, &did_some_progress,
2173                                         sync_migration);
2174                 if (page)
2175                         goto got_pg;
2176         }
2177
2178 nopage:
2179         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2180                 unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2181
2182                 /*
2183                  * This documents exceptions given to allocations in certain
2184                  * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2185                  * of allowed nodes.
2186                  */
2187                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2188                         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2189                             (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2190                                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2191                 if (in_interrupt() || !wait)
2192                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2193
2194                 pr_warning("%s: page allocation failure. order:%d, mode:0x%x\n",
2195                         current->comm, order, gfp_mask);
2196                 dump_stack();
2197                 if (!should_suppress_show_mem())
2198                         show_mem(filter);
2199         }
2200         return page;
2201 got_pg:
2202         if (kmemcheck_enabled)
2203                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2204         return page;
2205
2206 }
2207
2208 /*
2209  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2210  */
2211 struct page *
2212 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2213                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2214 {
2215         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2216         struct zone *preferred_zone;
2217         struct page *page;
2218         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2219
2220         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2221
2222         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2223
2224         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2225
2226         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2227                 return NULL;
2228
2229         /*
2230          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2231          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2232          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2233          */
2234         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2235                 return NULL;
2236
2237         get_mems_allowed();
2238         /* The preferred zone is used for statistics later */
2239         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2240                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2241                                 &preferred_zone);
2242         if (!preferred_zone) {
2243                 put_mems_allowed();
2244                 return NULL;
2245         }
2246
2247         /* First allocation attempt */
2248         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2249                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2250                         preferred_zone, migratetype);
2251         if (unlikely(!page))
2252                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2253                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2254                                 preferred_zone, migratetype);
2255         put_mems_allowed();
2256
2257         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2258         return page;
2259 }
2260 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2261
2262 /*
2263  * Common helper functions.
2264  */
2265 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2266 {
2267         struct page *page;
2268
2269         /*
2270          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2271          * a highmem page
2272          */
2273         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2274
2275         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2276         if (!page)
2277                 return 0;
2278         return (unsigned long) page_address(page);
2279 }
2280 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2281
2282 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2283 {
2284         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2285 }
2286 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2287
2288 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2289 {
2290         int i = pagevec_count(pvec);
2291
2292         while (--i >= 0) {
2293                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2294                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2295         }
2296 }
2297
2298 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2299 {
2300         if (put_page_testzero(page)) {
2301                 if (order == 0)
2302                         free_hot_cold_page(page, 0);
2303                 else
2304                         __free_pages_ok(page, order);
2305         }
2306 }
2307
2308 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2309
2310 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2311 {
2312         if (addr != 0) {
2313                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2314                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2315         }
2316 }
2317
2318 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2319
2320 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2321 {
2322         if (addr) {
2323                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2324                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2325
2326                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2327                 while (used < alloc_end) {
2328                         free_page(used);
2329                         used += PAGE_SIZE;
2330                 }
2331         }
2332         return (void *)addr;
2333 }
2334
2335 /**
2336  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2337  * @size: the number of bytes to allocate
2338  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2339  *
2340  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2341  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2342  * allocate memory in power-of-two pages.
2343  *
2344  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2345  *
2346  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2347  */
2348 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2349 {
2350         unsigned int order = get_order(size);
2351         unsigned long addr;
2352
2353         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2354         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2355 }
2356 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2357
2358 /**
2359  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2360  *                         pages on a node.
2361  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2362  * @size: the number of bytes to allocate
2363  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2364  *
2365  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2366  * back.
2367  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2368  * but is not exact.
2369  */
2370 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2371 {
2372         unsigned order = get_order(size);
2373         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2374         if (!p)
2375                 return NULL;
2376         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2377 }
2378 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2379
2380 /**
2381  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2382  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2383  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2384  *
2385  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2386  */
2387 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2388 {
2389         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2390         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2391
2392         while (addr < end) {
2393                 free_page(addr);
2394                 addr += PAGE_SIZE;
2395         }
2396 }
2397 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2398
2399 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2400 {
2401         struct zoneref *z;
2402         struct zone *zone;
2403
2404         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2405         unsigned int sum = 0;
2406
2407         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2408
2409         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2410                 unsigned long size = zone->present_pages;
2411                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2412                 if (size > high)
2413                         sum += size - high;
2414         }
2415
2416         return sum;
2417 }
2418
2419 /*
2420  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2421  */
2422 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2423 {
2424         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2425 }
2426 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2427
2428 /*
2429  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2430  */
2431 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2432 {
2433         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2434 }
2435
2436 static inline void show_node(struct zone *zone)
2437 {
2438         if (NUMA_BUILD)
2439                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2440 }
2441
2442 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2443 {
2444         val->totalram = totalram_pages;
2445         val->sharedram = 0;
2446         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2447         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2448         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2449         val->freehigh = nr_free_highpages();
2450         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2451 }
2452
2453 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2454
2455 #ifdef CONFIG_NUMA
2456 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2457 {
2458         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2459
2460         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2461         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2462 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2463         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2464         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2465                         NR_FREE_PAGES);
2466 #else
2467         val->totalhigh = 0;
2468         val->freehigh = 0;
2469 #endif
2470         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2471 }
2472 #endif
2473
2474 /*
2475  * Determine whether the zone's node should be displayed or not, depending on
2476  * whether SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to __show_free_areas().
2477  */
2478 static bool skip_free_areas_zone(unsigned int flags, const struct zone *zone)
2479 {
2480         bool ret = false;
2481
2482         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2483                 goto out;
2484
2485         get_mems_allowed();
2486         ret = !node_isset(zone->zone_pgdat->node_id,
2487                                 cpuset_current_mems_allowed);
2488         put_mems_allowed();
2489 out:
2490         return ret;
2491 }
2492
2493 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2494
2495 /*
2496  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2497  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2498  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2499  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2500  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2501  */
2502 void __show_free_areas(unsigned int filter)
2503 {
2504         int cpu;
2505         struct zone *zone;
2506
2507         for_each_populated_zone(zone) {
2508                 if (skip_free_areas_zone(filter, zone))
2509                         continue;
2510                 show_node(zone);
2511                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2512
2513                 for_each_online_cpu(cpu) {
2514                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2515
2516                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2517
2518                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2519                                cpu, pageset->pcp.high,
2520                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2521                 }
2522         }
2523
2524         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2525                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2526                 " unevictable:%lu"
2527                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2528                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2529                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2530                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2531                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2532                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2533                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2534                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2535                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2536                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2537                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2538                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2539                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2540                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2541                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2542                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2543                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2544                 global_page_state(NR_SHMEM),
2545                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2546                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2547
2548         for_each_populated_zone(zone) {
2549                 int i;
2550
2551                 if (skip_free_areas_zone(filter, zone))
2552                         continue;
2553                 show_node(zone);
2554                 printk("%s"
2555                         " free:%lukB"
2556                         " min:%lukB"
2557                         " low:%lukB"
2558                         " high:%lukB"
2559                         " active_anon:%lukB"
2560                         " inactive_anon:%lukB"
2561                         " active_file:%lukB"
2562                         " inactive_file:%lukB"
2563                         " unevictable:%lukB"
2564                         " isolated(anon):%lukB"
2565                         " isolated(file):%lukB"
2566                         " present:%lukB"
2567                         " mlocked:%lukB"
2568                         " dirty:%lukB"
2569                         " writeback:%lukB"
2570                         " mapped:%lukB"
2571                         " shmem:%lukB"
2572                         " slab_reclaimable:%lukB"
2573                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2574                         " kernel_stack:%lukB"
2575                         " pagetables:%lukB"
2576                         " unstable:%lukB"
2577                         " bounce:%lukB"
2578                         " writeback_tmp:%lukB"
2579                         " pages_scanned:%lu"
2580                         " all_unreclaimable? %s"
2581                         "\n",
2582                         zone->name,
2583                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2584                         K(min_wmark_pages(zone)),
2585                         K(low_wmark_pages(zone)),
2586                         K(high_wmark_pages(zone)),
2587                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2588                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2589                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2590                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2591                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2592                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2593                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2594                         K(zone->present_pages),
2595                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2596                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2597                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2598                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2599                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2600                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2601                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2602                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2603                                 THREAD_SIZE / 1024,
2604                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2605                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2606                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2607                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2608                         zone->pages_scanned,
2609                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2610                         );
2611                 printk("lowmem_reserve[]:");
2612                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2613                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2614                 printk("\n");
2615         }
2616
2617         for_each_populated_zone(zone) {
2618                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2619
2620                 if (skip_free_areas_zone(filter, zone))
2621                         continue;
2622                 show_node(zone);
2623                 printk("%s: ", zone->name);
2624
2625                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2626                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2627                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2628                         total += nr[order] << order;
2629                 }
2630                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2631                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2632                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2633                 printk("= %lukB\n", K(total));
2634         }
2635
2636         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2637
2638         show_swap_cache_info();
2639 }
2640
2641 void show_free_areas(void)
2642 {
2643         __show_free_areas(0);
2644 }
2645
2646 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2647 {
2648         zoneref->zone = zone;
2649         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2650 }
2651
2652 /*
2653  * Builds allocation fallback zone lists.
2654  *
2655  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2656  */
2657 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2658                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2659 {
2660         struct zone *zone;
2661
2662         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2663         zone_type++;
2664
2665         do {
2666                 zone_type--;
2667                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2668                 if (populated_zone(zone)) {
2669                         zoneref_set_zone(zone,
2670                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2671                         check_highest_zone(zone_type);
2672                 }
2673
2674         } while (zone_type);
2675         return nr_zones;
2676 }
2677
2678
2679 /*
2680  *  zonelist_order:
2681  *  0 = automatic detection of better ordering.
2682  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2683  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2684  *
2685  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2686  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2687  */
2688 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2689 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2690 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2691
2692 /* zonelist order in the kernel.
2693  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2694  */
2695 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2696 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2697
2698
2699 #ifdef CONFIG_NUMA
2700 /* The value user specified ....changed by config */
2701 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2702 /* string for sysctl */
2703 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2704 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2705
2706 /*
2707  * interface for configure zonelist ordering.
2708  * command line option "numa_zonelist_order"
2709  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2710  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2711  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2712  */
2713
2714 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2715 {
2716         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2717                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2718         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2719                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2720         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2721                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2722         } else {
2723                 printk(KERN_WARNING
2724                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2725                         "%s\n", s);
2726                 return -EINVAL;
2727         }
2728         return 0;
2729 }
2730
2731 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2732 {
2733         int ret;
2734
2735         if (!s)
2736                 return 0;
2737
2738         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2739         if (ret == 0)
2740                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2741
2742         return ret;
2743 }
2744 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2745
2746 /*
2747  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2748  */
2749 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2750                 void __user *buffer, size_t *length,
2751                 loff_t *ppos)
2752 {
2753         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2754         int ret;
2755         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2756
2757         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2758         if (write)
2759                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2760         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2761         if (ret)
2762                 goto out;
2763         if (write) {
2764                 int oldval = user_zonelist_order;
2765                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2766                         /*
2767                          * bogus value.  restore saved string
2768                          */
2769                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2770                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2771                         user_zonelist_order = oldval;
2772                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2773                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2774                         build_all_zonelists(NULL);
2775                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2776                 }
2777         }
2778 out:
2779         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2780         return ret;
2781 }
2782
2783
2784 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2785 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2786
2787 /**
2788  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2789  * @node: node whose fallback list we're appending
2790  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2791  *
2792  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2793  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2794  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2795  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2796  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2797  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2798  * on them otherwise.
2799  * It returns -1 if no node is found.
2800  */
2801 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2802 {
2803         int n, val;
2804         int min_val = INT_MAX;
2805         int best_node = -1;
2806         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2807
2808         /* Use the local node if we haven't already */
2809         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2810                 node_set(node, *used_node_mask);
2811                 return node;
2812         }
2813
2814         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2815
2816                 /* Don't want a node to appear more than once */
2817                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2818                         continue;
2819
2820                 /* Use the distance array to find the distance */
2821                 val = node_distance(node, n);
2822
2823                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2824                 val += (n < node);
2825
2826                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2827                 tmp = cpumask_of_node(n);
2828                 if (!cpumask_empty(tmp))
2829                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2830
2831                 /* Slight preference for less loaded node */
2832                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2833                 val += node_load[n];
2834
2835                 if (val < min_val) {
2836                         min_val = val;
2837                         best_node = n;
2838                 }
2839         }
2840
2841         if (best_node >= 0)
2842                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2843
2844         return best_node;
2845 }
2846
2847
2848 /*
2849  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2850  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2851  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2852  */
2853 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2854 {
2855         int j;
2856         struct zonelist *zonelist;
2857
2858         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2859         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2860                 ;
2861         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2862                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2863         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2864         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2865 }
2866
2867 /*
2868  * Build gfp_thisnode zonelists
2869  */
2870 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2871 {
2872         int j;
2873         struct zonelist *zonelist;
2874
2875         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2876         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2877         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2878         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2879 }
2880
2881 /*
2882  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2883  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2884  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2885  * may still exist in local DMA zone.
2886  */
2887 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2888
2889 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2890 {
2891         int pos, j, node;
2892         int zone_type;          /* needs to be signed */
2893         struct zone *z;
2894         struct zonelist *zonelist;
2895
2896         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2897         pos = 0;
2898         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2899                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2900                         node = node_order[j];
2901                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2902                         if (populated_zone(z)) {
2903                                 zoneref_set_zone(z,
2904                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2905                                 check_highest_zone(zone_type);
2906                         }
2907                 }
2908         }
2909         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2910         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2911 }
2912
2913 static int default_zonelist_order(void)
2914 {
2915         int nid, zone_type;
2916         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2917         struct zone *z;
2918         int average_size;
2919         /*
2920          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2921          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2922          * into OOM very easily.
2923          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2924          */
2925         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2926         low_kmem_size = 0;
2927         total_size = 0;
2928         for_each_online_node(nid) {
2929                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2930                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2931                         if (populated_zone(z)) {
2932                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2933                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2934                                 total_size += z->present_pages;
2935                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2936                                 /*
2937                                  * If any node has only lowmem, then node order
2938                                  * is preferred to allow kernel allocations
2939                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2940                                  * on other nodes when there is an abundance of
2941                                  * lowmem available to allocate from.
2942                                  */
2943                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2944                         }
2945                 }
2946         }
2947         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2948             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2949                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2950         /*
2951          * look into each node's config.
2952          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2953          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2954          */
2955         average_size = total_size /
2956                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2957         for_each_online_node(nid) {
2958                 low_kmem_size = 0;
2959                 total_size = 0;
2960                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2961                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2962                         if (populated_zone(z)) {
2963                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2964                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2965                                 total_size += z->present_pages;
2966                         }
2967                 }
2968                 if (low_kmem_size &&
2969                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2970                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2971                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2972         }
2973         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2974 }
2975
2976 static void set_zonelist_order(void)
2977 {
2978         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2979                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2980         else
2981                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2982 }
2983
2984 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2985 {
2986         int j, node, load;
2987         enum zone_type i;
2988         nodemask_t used_mask;
2989         int local_node, prev_node;
2990         struct zonelist *zonelist;
2991         int order = current_zonelist_order;
2992
2993         /* initialize zonelists */
2994         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2995                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2996                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2997                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2998         }
2999
3000         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3001         local_node = pgdat->node_id;
3002         load = nr_online_nodes;
3003         prev_node = local_node;
3004         nodes_clear(used_mask);
3005
3006         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3007         j = 0;
3008
3009         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3010                 int distance = node_distance(local_node, node);
3011
3012                 /*
3013                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3014                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3015                  */
3016                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3017                         zone_reclaim_mode = 1;
3018
3019                 /*
3020                  * We don't want to pressure a particular node.
3021                  * So adding penalty to the first node in same
3022                  * distance group to make it round-robin.
3023                  */
3024                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3025                         node_load[node] = load;
3026
3027                 prev_node = node;
3028                 load--;
3029                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3030                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3031                 else
3032                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3033         }
3034
3035         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3036                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3037                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3038         }
3039
3040         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3041 }
3042
3043 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3044 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3045 {
3046         struct zonelist *zonelist;
3047         struct zonelist_cache *zlc;
3048         struct zoneref *z;
3049
3050         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3051         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3052         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3053         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3054                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3055 }
3056
3057 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3058 /*
3059  * Return node id of node used for "local" allocations.
3060  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3061  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3062  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3063  */
3064 int local_memory_node(int node)
3065 {
3066         struct zone *zone;
3067
3068         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3069                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3070                                    NULL,
3071                                    &zone);
3072         return zone->node;
3073 }
3074 #endif
3075
3076 #else   /* CONFIG_NUMA */
3077
3078 static void set_zonelist_order(void)
3079 {
3080         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3081 }
3082
3083 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3084 {
3085         int node, local_node;
3086         enum zone_type j;
3087         struct zonelist *zonelist;
3088
3089         local_node = pgdat->node_id;
3090
3091         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3092         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3093
3094         /*
3095          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3096          * of all the other nodes.
3097          * We don't want to pressure a particular node, so when
3098          * building the zones for node N, we make sure that the
3099          * zones coming right after the local ones are those from
3100          * node N+1 (modulo N)
3101          */
3102         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3103                 if (!node_online(node))
3104                         continue;
3105                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3106                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3107         }
3108         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3109                 if (!node_online(node))
3110                         continue;
3111                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3112                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3113         }
3114
3115         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3116         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3117 }
3118
3119 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3120 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3121 {
3122         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3123 }
3124
3125 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3126
3127 /*
3128  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3129  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3130  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3131  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3132  * with interrupts disabled.
3133  *
3134  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3135  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3136  * hotplugged processors.
3137  *
3138  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3139  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3140  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3141  */
3142 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3143 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3144 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3145
3146 /*
3147  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3148  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3149  */
3150 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3151
3152 /* return values int ....just for stop_machine() */
3153 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3154 {
3155         int nid;
3156         int cpu;
3157
3158 #ifdef CONFIG_NUMA
3159         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3160 #endif
3161         for_each_online_node(nid) {
3162                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3163
3164                 build_zonelists(pgdat);
3165                 build_zonelist_cache(pgdat);
3166         }
3167
3168         /*
3169          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3170          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3171          * each zone will be allocated later when the per cpu
3172          * allocator is available.
3173          *
3174          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3175          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3176          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3177          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3178          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3179          * (a chicken-egg dilemma).
3180          */
3181         for_each_possible_cpu(cpu) {
3182                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3183
3184 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3185                 /*
3186                  * We now know the "local memory node" for each node--
3187                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3188                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3189                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3190                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3191                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3192                  */
3193                 if (cpu_online(cpu))
3194                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3195 #endif
3196         }
3197
3198         return 0;
3199 }
3200
3201 /*
3202  * Called with zonelists_mutex held always
3203  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3204  */
3205 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3206 {
3207         set_zonelist_order();
3208
3209         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3210                 __build_all_zonelists(NULL);
3211                 mminit_verify_zonelist();
3212                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3213         } else {
3214                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3215                    of zonelist */
3216 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3217                 if (data)
3218                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3219 #endif
3220                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3221                 /* cpuset refresh routine should be here */
3222         }
3223         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3224         /*
3225          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3226          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3227          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3228          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3229          * disabled and enable it later
3230          */
3231         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3232                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3233         else
3234                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3235
3236         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3237                 "Total pages: %ld\n",
3238                         nr_online_nodes,
3239                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3240                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3241                         vm_total_pages);
3242 #ifdef CONFIG_NUMA
3243         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3244 #endif
3245 }
3246
3247 /*
3248  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3249  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3250  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3251  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3252  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3253  * conservative, even though it seems large.
3254  *
3255  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3256  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3257  */
3258 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3259
3260 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3261 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3262 {
3263         unsigned long size = 1;
3264
3265         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3266
3267         while (size < pages)
3268                 size <<= 1;
3269
3270         /*
3271          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3272          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3273          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3274          */
3275         size = min(size, 4096UL);
3276
3277         return max(size, 4UL);
3278 }
3279 #else
3280 /*
3281  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3282  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3283  *
3284  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3285  *
3286  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3287  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3288  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3289  *
3290  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3291  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3292  *
3293  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3294  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3295  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3296  */
3297 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3298 {
3299         return 4096UL;
3300 }
3301 #endif
3302
3303 /*
3304  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3305  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3306  * hash function before the remainder is taken.
3307  */
3308 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3309 {
3310         return ffz(~size);
3311 }
3312
3313 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3314
3315 /*
3316  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3317  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3318  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3319  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3320  * blocks as reclaim kicks in
3321  */
3322 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3323 {
3324         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3325         struct page *page;
3326         unsigned long block_migratetype;
3327         int reserve;
3328
3329         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3330         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3331         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3332         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3333                                                         pageblock_order;
3334
3335         /*
3336          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3337          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3338          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3339          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3340          * future allocation of hugepages at runtime.
3341          */
3342         reserve = min(2, reserve);
3343
3344         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3345                 if (!pfn_valid(pfn))
3346                         continue;
3347                 page = pfn_to_page(pfn);
3348
3349                 /* Watch out for overlapping nodes */
3350                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3351                         continue;
3352
3353                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3354                 if (PageReserved(page))
3355                         continue;
3356
3357                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3358
3359                 /* If this block is reserved, account for it */
3360                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3361                         reserve--;
3362                         continue;
3363                 }
3364
3365                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3366                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3367                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3368                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3369                         reserve--;
3370                         continue;
3371                 }
3372
3373                 /*
3374                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3375                  * take it back
3376                  */
3377                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3378                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3379                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3380                 }
3381         }
3382 }
3383
3384 /*
3385  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3386  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3387  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3388  */
3389 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3390                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3391 {
3392         struct page *page;
3393         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3394         unsigned long pfn;
3395         struct zone *z;
3396
3397         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3398                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3399
3400         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3401         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3402                 /*
3403                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3404                  * handed to this function.  They do not
3405                  * exist on hotplugged memory.
3406                  */
3407                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3408                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3409                                 continue;
3410                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3411                                 continue;
3412                 }
3413                 page = pfn_to_page(pfn);
3414                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3415                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3416                 init_page_count(page);
3417                 reset_page_mapcount(page);
3418                 SetPageReserved(page);
3419                 /*
3420                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3421                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3422                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3423                  * the address space during boot when many long-lived
3424                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3425                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3426                  * setup_zone_migrate_reserve()
3427                  *
3428                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3429                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3430                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3431                  * pfn out of zone.
3432                  */
3433                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3434                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3435                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3436                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3437
3438                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3439 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3440                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3441                 if (!is_highmem_idx(zone))
3442                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3443 #endif
3444         }
3445 }
3446
3447 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3448 {
3449         int order, t;
3450         for_each_migratetype_order(order, t) {
3451                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3452                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3453         }
3454 }
3455
3456 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3457 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3458         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3459 #endif
3460
3461 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3462 {
3463 #ifdef CONFIG_MMU
3464         int batch;
3465
3466         /*
3467          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3468          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3469          *
3470          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3471          */
3472         batch = zone->present_pages / 1024;
3473         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3474                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3475         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3476         if (batch < 1)
3477                 batch = 1;
3478
3479         /*
3480          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3481          * of 2 value was found to be more likely to have
3482          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3483          *
3484          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3485          * batches of pages, one task can end up with a lot
3486          * of pages of one half of the possible page colors
3487          * and the other with pages of the other colors.
3488          */
3489         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3490
3491         return batch;
3492
3493 #else
3494         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3495          * conditions.
3496          *
3497          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3498          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3499          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3500          *
3501          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3502          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3503          * can be a significant delay between the individual batches being
3504          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3505          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3506          */
3507         return 0;
3508 #endif
3509 }
3510
3511 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3512 {
3513         struct per_cpu_pages *pcp;
3514         int migratetype;
3515
3516         memset(p, 0, sizeof(*p));
3517
3518         pcp = &p->pcp;
3519         pcp->count = 0;
3520         pcp->high = 6 * batch;
3521         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3522         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3523                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3524 }
3525
3526 /*
3527  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3528  * to the value high for the pageset p.
3529  */
3530
3531 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3532                                 unsigned long high)
3533 {
3534         struct per_cpu_pages *pcp;
3535
3536         pcp = &p->pcp;
3537         pcp->high = high;
3538         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3539         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3540                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3541 }
3542
3543 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3544 {
3545         int cpu;
3546
3547         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3548
3549         for_each_possible_cpu(cpu) {
3550                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3551
3552                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3553
3554                 if (percpu_pagelist_fraction)
3555                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3556                                 (zone->present_pages /
3557                                         percpu_pagelist_fraction));
3558         }
3559 }
3560
3561 /*
3562  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3563  * Before this call only boot pagesets were available.
3564  */
3565 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3566 {
3567         struct zone *zone;
3568
3569         for_each_populated_zone(zone)
3570                 setup_zone_pageset(zone);
3571 }
3572
3573 static noinline __init_refok
3574 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3575 {
3576         int i;
3577         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3578         size_t alloc_size;
3579
3580         /*
3581          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3582          * per zone.
3583          */
3584         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3585                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3586         zone->wait_table_bits =
3587                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3588         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3589                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3590
3591         if (!slab_is_available()) {
3592                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3593                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3594         } else {
3595                 /*
3596                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3597                  * via memory hot-add.
3598                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3599                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3600                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3601                  * node itself as well.
3602                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3603                  * necessary.
3604                  */
3605                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3606         }
3607         if (!zone->wait_table)
3608                 return -ENOMEM;
3609
3610         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3611                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3612
3613         return 0;
3614 }
3615
3616 static int __zone_pcp_update(void *data)
3617 {
3618         struct zone *zone = data;
3619         int cpu;
3620         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3621
3622         for_each_possible_cpu(cpu) {
3623                 struct per_cpu_pageset *pset;
3624                 struct per_cpu_pages *pcp;
3625
3626                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3627                 pcp = &pset->pcp;
3628
3629                 local_irq_save(flags);
3630                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3631                 setup_pageset(pset, batch);
3632                 local_irq_restore(flags);
3633         }
3634         return 0;
3635 }
3636
3637 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3638 {
3639         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3640 }
3641
3642 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3643 {
3644         /*
3645          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3646          * relies on the ability of the linker to provide the
3647          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3648          */
3649         zone->pageset = &boot_pageset;
3650
3651         if (zone->present_pages)
3652                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3653                         zone->name, zone->present_pages,
3654                                          zone_batchsize(zone));
3655 }
3656
3657 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3658                                         unsigned long zone_start_pfn,
3659                                         unsigned long size,
3660                                         enum memmap_context context)
3661 {
3662         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3663         int ret;
3664         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3665         if (ret)
3666                 return ret;
3667         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3668
3669         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3670
3671         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3672                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3673                         pgdat->node_id,
3674                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3675                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3676
3677         zone_init_free_lists(zone);
3678
3679         return 0;
3680 }
3681
3682 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3683 /*
3684  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3685  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3686  */
3687 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3688 {
3689         int i;
3690
3691         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3692                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3693                         return i;
3694
3695         return -1;
3696 }
3697
3698 /*
3699  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3700  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3701  */
3702 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3703 {
3704         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3705                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3706                         return index;
3707
3708         return -1;
3709 }
3710
3711 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3712 /*
3713  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3714  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3715  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3716  * alternative
3717  */
3718 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3719 {
3720         int i;
3721
3722         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3723                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3724                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3725
3726                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3727                         return early_node_map[i].nid;
3728         }
3729         /* This is a memory hole */
3730         return -1;
3731 }
3732 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3733
3734 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3735 {
3736         int nid;
3737
3738         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3739         if (nid >= 0)
3740                 return nid;
3741         /* just returns 0 */
3742         return 0;
3743 }
3744
3745 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3746 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3747 {
3748         int nid;
3749
3750         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3751         if (nid >= 0 && nid != node)
3752                 return false;
3753         return true;
3754 }
3755 #endif
3756
3757 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3758 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3759         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3760                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3761
3762 /**
3763  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3764  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3765  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3766  *
3767  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3768  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3769  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3770  */
3771 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3772                                                 unsigned long max_low_pfn)
3773 {
3774         int i;
3775
3776         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3777                 unsigned long size_pages = 0;
3778                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3779
3780                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3781                         continue;
3782
3783                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3784                         end_pfn = max_low_pfn;
3785
3786                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3787                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3788                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3789                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3790         }
3791 }
3792
3793 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3794 /*
3795  * Basic iterator support. Return the last range of PFNs for a node
3796  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns last region regardless of node
3797  */
3798 static int __meminit last_active_region_index_in_nid(int nid)
3799 {
3800         int i;
3801
3802         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i >= 0; i--)
3803                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3804                         return i;
3805
3806         return -1;
3807 }
3808
3809 /*
3810  * Basic iterator support. Return the previous active range of PFNs for a node
3811  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3812  */
3813 static int __meminit previous_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3814 {
3815         for (index = index - 1; index >= 0; index--)
3816                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3817                         return index;
3818
3819         return -1;
3820 }
3821
3822 #define for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) \
3823         for (i = last_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3824                                 i = previous_active_region_index_in_nid(i, nid))
3825
3826 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3827                                         u64 goal, u64 limit)
3828 {
3829         int i;
3830
3831         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3832         for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) {
3833                 u64 addr;
3834                 u64 ei_start, ei_last;
3835                 u64 final_start, final_end;
3836
3837                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3838                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3839                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3840                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3841
3842                 final_start = max(ei_start, goal);
3843                 final_end = min(ei_last, limit);
3844
3845                 if (final_start >= final_end)
3846                         continue;
3847
3848                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3849
3850                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3851                         continue;
3852
3853                 return addr;
3854         }
3855
3856         return MEMBLOCK_ERROR;
3857 }
3858 #endif
3859
3860 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3861                                    int nr_range, int nid)
3862 {
3863         int i;
3864         u64 start, end;
3865
3866         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3867         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3868                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3869                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3870                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3871         }
3872         return nr_range;
3873 }
3874
3875 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3876 {
3877         int i;
3878         int ret;
3879
3880         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3881                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3882                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3883                 if (ret)
3884                         break;
3885         }
3886 }
3887 /**
3888  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3889  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3890  *
3891  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3892  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3893  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3894  */
3895 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3896 {
3897         int i;
3898
3899         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3900                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3901                                 early_node_map[i].start_pfn,
3902                                 early_node_map[i].end_pfn);
3903 }
3904
3905 /**
3906  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3907  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3908  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3909  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3910  *
3911  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3912  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3913  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3914  * PFNs will be 0.
3915  */
3916 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3917                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3918 {
3919         int i;
3920         *start_pfn = -1UL;
3921         *end_pfn = 0;
3922
3923         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3924                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3925                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3926         }
3927
3928         if (*start_pfn == -1UL)
3929                 *start_pfn = 0;
3930 }
3931
3932 /*
3933  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3934  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3935  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3936  */
3937 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3938 {
3939         int zone_index;
3940         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3941                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3942                         continue;
3943
3944                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3945                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3946                         break;
3947         }
3948
3949         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3950         movable_zone = zone_index;
3951 }
3952
3953 /*
3954  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3955  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
3956  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3957  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3958  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3959  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3960  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3961  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3962  */
3963 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3964                                         unsigned long zone_type,
3965                                         unsigned long node_start_pfn,
3966                                         unsigned long node_end_pfn,
3967                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3968                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3969 {
3970         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3971         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3972                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3973                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3974                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3975                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3976                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3977
3978                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3979                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3980                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3981                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3982
3983                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3984                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3985                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3986         }
3987 }
3988
3989 /*
3990  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3991  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3992  */
3993 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3994                                         unsigned long zone_type,
3995                                         unsigned long *ignored)
3996 {
3997         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3998         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3999
4000         /* Get the start and end of the node and zone */
4001         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4002         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4003         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4004         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4005                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4006                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4007
4008         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4009         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4010                 return 0;
4011
4012         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4013         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4014         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4015
4016         /* Return the spanned pages */
4017         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4018 }
4019
4020 /*
4021  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4022  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4023  */
4024 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4025                                 unsigned long range_start_pfn,
4026                                 unsigned long range_end_pfn)
4027 {
4028         int i = 0;
4029         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
4030         unsigned long start_pfn;
4031
4032         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
4033         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
4034         if (i == -1)
4035                 return 0;
4036
4037         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4038
4039         /* Account for ranges before physical memory on this node */
4040         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
4041                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
4042
4043         /* Find all holes for the zone within the node */
4044         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
4045
4046                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
4047                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
4048                         break;
4049
4050                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
4051                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4052                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
4053
4054                 /* Update the hole size cound and move on */
4055                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
4056                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
4057                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
4058                 }
4059                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4060         }
4061
4062         /* Account for ranges past physical memory on this node */
4063         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
4064                 hole_pages += range_end_pfn -
4065                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
4066
4067         return hole_pages;
4068 }
4069
4070 /**
4071  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4072  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4073  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4074  *
4075  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4076  */
4077 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4078                                                         unsigned long end_pfn)
4079 {
4080         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4081 }
4082
4083 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4084 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4085                                         unsigned long zone_type,
4086                                         unsigned long *ignored)
4087 {
4088         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4089         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4090
4091         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4092         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
4093                                                         node_start_pfn);
4094         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
4095                                                         node_end_pfn);
4096
4097         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4098                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4099                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4100         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4101 }
4102
4103 #else
4104 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4105                                         unsigned long zone_type,
4106                                         unsigned long *zones_size)
4107 {
4108         return zones_size[zone_type];
4109 }
4110
4111 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4112                                                 unsigned long zone_type,
4113                                                 unsigned long *zholes_size)
4114 {
4115         if (!zholes_size)
4116                 return 0;
4117
4118         return zholes_size[zone_type];
4119 }
4120
4121 #endif
4122
4123 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4124                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4125 {
4126         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4127         enum zone_type i;
4128
4129         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4130                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4131                                                                 zones_size);
4132         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4133
4134         realtotalpages = totalpages;
4135         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4136                 realtotalpages -=
4137                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4138                                                                 zholes_size);
4139         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4140         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4141                                                         realtotalpages);
4142 }
4143
4144 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4145 /*
4146  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4147  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4148  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4149  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4150  * bytes.
4151  */
4152 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4153 {
4154         unsigned long usemapsize;
4155
4156         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4157         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4158         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4159         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4160
4161         return usemapsize / 8;
4162 }
4163
4164 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4165                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4166 {
4167         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4168         zone->pageblock_flags = NULL;
4169         if (usemapsize)
4170                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4171                                                                    usemapsize);
4172 }
4173 #else
4174 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4175                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4176 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4177
4178 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4179
4180 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4181 static inline int pageblock_default_order(void)
4182 {
4183         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4184                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4185
4186         return MAX_ORDER-1;
4187 }
4188
4189 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4190 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4191 {
4192         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4193         if (pageblock_order)
4194                 return;
4195
4196         /*
4197          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4198          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4199          */
4200         pageblock_order = order;
4201 }
4202 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4203
4204 /*
4205  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4206  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4207  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4208  * pageblock_order based on the kernel config
4209  */
4210 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4211 {
4212         return MAX_ORDER-1;
4213 }
4214 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4215
4216 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4217
4218 /*
4219  * Set up the zone data structures:
4220  *   - mark all pages reserved
4221  *   - mark all memory queues empty
4222  *   - clear the memory bitmaps
4223  */
4224 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4225                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4226 {
4227         enum zone_type j;
4228         int nid = pgdat->node_id;
4229         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4230         int ret;
4231
4232         pgdat_resize_init(pgdat);
4233         pgdat->nr_zones = 0;
4234         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4235         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4236         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4237         
4238         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4239                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4240                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4241                 enum lru_list l;
4242
4243                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4244                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4245                                                                 zholes_size);
4246
4247                 /*
4248                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4249                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4250                  * and per-cpu initialisations
4251                  */
4252                 memmap_pages =
4253                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4254                 if (realsize >= memmap_pages) {
4255                         realsize -= memmap_pages;
4256                         if (memmap_pages)
4257                                 printk(KERN_DEBUG
4258                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4259                                        zone_names[j], memmap_pages);
4260                 } else
4261                         printk(KERN_WARNING
4262                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4263                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4264
4265                 /* Account for reserved pages */
4266                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4267                         realsize -= dma_reserve;
4268                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4269                                         zone_names[0], dma_reserve);
4270                 }
4271
4272                 if (!is_highmem_idx(j))
4273                         nr_kernel_pages += realsize;
4274                 nr_all_pages += realsize;
4275
4276                 zone->spanned_pages = size;
4277                 zone->present_pages = realsize;
4278 #ifdef CONFIG_NUMA
4279                 zone->node = nid;
4280                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4281                                                 / 100;
4282                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4283 #endif
4284                 zone->name = zone_names[j];
4285                 spin_lock_init(&zone->lock);
4286                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4287                 zone_seqlock_init(zone);
4288                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4289
4290                 zone_pcp_init(zone);
4291                 for_each_lru(l) {
4292                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4293                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4294                 }
4295                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4296                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4297                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4298                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4299                 zap_zone_vm_stats(zone);
4300                 zone->flags = 0;
4301                 if (!size)
4302                         continue;
4303
4304                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4305                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4306                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4307                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4308                 BUG_ON(ret);
4309                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4310                 zone_start_pfn += size;
4311         }
4312 }
4313
4314 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4315 {
4316         /* Skip empty nodes */
4317         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4318                 return;
4319
4320 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4321         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4322         if (!pgdat->node_mem_map) {
4323                 unsigned long size, start, end;
4324                 struct page *map;
4325
4326                 /*
4327                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4328                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4329                  * for the buddy allocator to function correctly.
4330                  */
4331                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4332                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4333                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4334                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4335                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4336                 if (!map)
4337                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4338                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4339         }
4340 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4341         /*
4342          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4343          */
4344         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4345                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4346 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4347                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4348                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4349 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4350         }
4351 #endif
4352 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4353 }
4354
4355 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4356                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4357 {
4358         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4359
4360         pgdat->node_id = nid;
4361         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4362         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4363
4364         alloc_node_mem_map(pgdat);
4365 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4366         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4367                 nid, (unsigned long)pgdat,
4368                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4369 #endif
4370
4371         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4372 }
4373
4374 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4375
4376 #if MAX_NUMNODES > 1
4377 /*
4378  * Figure out the number of possible node ids.
4379  */
4380 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4381 {
4382         unsigned int node;
4383         unsigned int highest = 0;
4384
4385         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4386                 highest = node;
4387         nr_node_ids = highest + 1;
4388 }
4389 #else
4390 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4391 {
4392 }
4393 #endif
4394
4395 /**
4396  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4397  * @nid: The node ID the range resides on
4398  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4399  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4400  *
4401  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4402  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4403  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4404  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4405  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4406  */
4407 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4408                                                 unsigned long end_pfn)
4409 {
4410         int i;
4411
4412         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4413                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4414                         "%d entries of %d used\n",
4415                         nid, start_pfn, end_pfn,
4416                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4417
4418         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4419
4420         /* Merge with existing active regions if possible */
4421         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4422                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4423                         continue;
4424
4425                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4426                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4427                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4428                         return;
4429
4430                 /* Merge forward if suitable */
4431                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4432                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4433                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4434                         return;
4435                 }
4436
4437                 /* Merge backward if suitable */
4438                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4439                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4440                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4441                         return;
4442                 }
4443         }
4444
4445         /* Check that early_node_map is large enough */
4446         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4447                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4448                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4449                 return;
4450         }
4451
4452         early_node_map[i].nid = nid;
4453         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4454         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4455         nr_nodemap_entries = i + 1;
4456 }
4457
4458 /**
4459  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4460  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4461  * @start_pfn: The new PFN of the range
4462  * @end_pfn: The new PFN of the range
4463  *
4464  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4465  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4466  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4467  * range.
4468  */
4469 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4470                                 unsigned long end_pfn)
4471 {
4472         int i, j;
4473         int removed = 0;
4474
4475         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4476                           nid, start_pfn, end_pfn);
4477
4478         /* Find the old active region end and shrink */
4479         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4480                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4481                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4482                         /* clear it */
4483                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4484                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4485                         removed = 1;
4486                         continue;
4487                 }
4488                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4489                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4490                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4491                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4492                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4493                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4494                         continue;
4495                 }
4496                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4497                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4498                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4499                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4500                         continue;
4501                 }
4502         }
4503
4504         if (!removed)
4505                 return;
4506
4507         /* remove the blank ones */
4508         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4509                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4510                         continue;
4511                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4512                         continue;
4513                 /* we found it, get rid of it */
4514                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4515                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4516                                 sizeof(early_node_map[j]));
4517                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4518                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4519                 nr_nodemap_entries--;
4520         }
4521 }
4522
4523 /**
4524  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4525  *
4526  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4527  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4528  * all currently registered regions.
4529  */
4530 void __init remove_all_active_ranges(void)
4531 {
4532         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4533         nr_nodemap_entries = 0;
4534 }
4535
4536 /* Compare two active node_active_regions */
4537 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4538 {
4539         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4540         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4541
4542         /* Done this way to avoid overflows */
4543         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4544                 return 1;
4545         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4546                 return -1;
4547
4548         return 0;
4549 }
4550
4551 /* sort the node_map by start_pfn */
4552 void __init sort_node_map(void)
4553 {
4554         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4555                         sizeof(struct node_active_region),
4556                         cmp_node_active_region, NULL);
4557 }
4558
4559 /* Find the lowest pfn for a node */
4560 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4561 {
4562         int i;
4563         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4564
4565         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4566         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4567                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4568
4569         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4570                 printk(KERN_WARNING
4571                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4572                 return 0;
4573         }
4574
4575         return min_pfn;
4576 }
4577
4578 /**
4579  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4580  *
4581  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4582  * add_active_range().
4583  */
4584 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4585 {
4586         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4587 }
4588
4589 /*
4590  * early_calculate_totalpages()
4591  * Sum pages in active regions for movable zone.
4592  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4593  */
4594 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4595 {
4596         int i;
4597         unsigned long totalpages = 0;
4598
4599         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4600                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4601                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4602                 totalpages += pages;
4603                 if (pages)
4604                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4605         }
4606         return totalpages;
4607 }
4608
4609 /*
4610  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4611  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4612  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4613  * others
4614  */
4615 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4616 {
4617         int i, nid;
4618         unsigned long usable_startpfn;
4619         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4620         /* save the state before borrow the nodemask */
4621         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4622         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4623         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4624
4625         /*
4626          * If movablecore was specified, calculate what size of
4627          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4628          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4629          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4630          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4631          * what movablecore would have allowed.
4632          */
4633         if (required_movablecore) {
4634                 unsigned long corepages;
4635
4636                 /*
4637                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4638                  * was requested by the user
4639                  */
4640                 required_movablecore =
4641                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4642                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4643
4644                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4645         }
4646
4647         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4648         if (!required_kernelcore)
4649                 goto out;
4650
4651         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4652         find_usable_zone_for_movable();
4653         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4654
4655 restart:
4656         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4657         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4658         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4659                 /*
4660                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4661                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4662                  * amount of memory for the kernel
4663                  */
4664                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4665                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4666
4667                 /*
4668                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4669                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4670                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4671                  */
4672                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4673
4674                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4675                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4676                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4677                         unsigned long size_pages;
4678
4679                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4680                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4681                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4682                         if (start_pfn >= end_pfn)
4683                                 continue;
4684
4685                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4686                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4687                                 unsigned long kernel_pages;
4688                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4689                                                                 - start_pfn;
4690
4691                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4692                                                         kernelcore_remaining);
4693                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4694                                                         required_kernelcore);
4695
4696                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4697                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4698
4699                                         /*
4700                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4701                                          * that if we have to rebalance
4702                                          * kernelcore across nodes, we will
4703                                          * not double account here
4704                                          */
4705                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4706                                         continue;
4707                                 }
4708                                 start_pfn = usable_startpfn;
4709                         }
4710
4711                         /*
4712                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4713                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4714                          * number of pages used as kernelcore
4715                          */
4716                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4717                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4718                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4719                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4720
4721                         /*
4722                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4723                          * break if the kernelcore for this node has been
4724                          * satisified
4725                          */
4726                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4727                                                                 size_pages);
4728                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4729                         if (!kernelcore_remaining)
4730                                 break;
4731                 }
4732         }
4733
4734         /*
4735          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4736          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4737          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4738          * satisified
4739          */
4740         usable_nodes--;
4741         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4742                 goto restart;
4743
4744         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4745         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4746                 zone_movable_pfn[nid] =
4747                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4748
4749 out:
4750         /* restore the node_state */
4751         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4752 }
4753
4754 /* Any regular memory on that node ? */
4755 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4756 {
4757 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4758         enum zone_type zone_type;
4759
4760         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4761                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4762                 if (zone->present_pages)
4763                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4764         }
4765 #endif
4766 }
4767
4768 /**
4769  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4770  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4771  *
4772  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4773  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4774  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4775  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4776  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4777  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4778  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4779  * at arch_max_dma_pfn.
4780  */
4781 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4782 {
4783         unsigned long nid;
4784         int i;
4785
4786         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4787         sort_node_map();
4788
4789         /* Record where the zone boundaries are */
4790         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4791                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4792         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4793                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4794         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4795         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4796         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4797                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4798                         continue;
4799                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4800                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4801                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4802                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4803         }
4804         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4805         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4806
4807         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4808         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4809         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4810
4811         /* Print out the zone ranges */
4812         printk("Zone PFN ranges:\n");
4813         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4814                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4815                         continue;
4816                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4817                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4818                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4819                         printk("empty\n");
4820                 else
4821                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4822                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4823                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4824         }
4825
4826         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4827         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4828         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4829                 if (zone_movable_pfn[i])
4830                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4831         }
4832
4833         /* Print out the early_node_map[] */
4834         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4835         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4836                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4837                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4838                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4839
4840         /* Initialise every node */
4841         mminit_verify_pageflags_layout();
4842         setup_nr_node_ids();
4843         for_each_online_node(nid) {
4844                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4845                 free_area_init_node(nid, NULL,
4846                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4847
4848                 /* Any memory on that node */
4849                 if (pgdat->node_present_pages)
4850                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4851                 check_for_regular_memory(pgdat);
4852         }
4853 }
4854
4855 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4856 {
4857         unsigned long long coremem;
4858         if (!p)
4859                 return -EINVAL;
4860
4861         coremem = memparse(p, &p);
4862         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4863
4864         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4865         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4866
4867         return 0;
4868 }
4869
4870 /*
4871  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4872  * cannot be reclaimed or migrated.
4873  */
4874 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4875 {
4876         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4877 }
4878
4879 /*
4880  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4881  * can be reclaimed or migrated.
4882  */
4883 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4884 {
4885         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4886 }
4887
4888 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4889 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4890
4891 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4892
4893 /**
4894  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4895  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4896  *
4897  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4898  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4899  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4900  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4901  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4902  * smaller per-cpu batchsize.
4903  */
4904 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4905 {
4906         dma_reserve = new_dma_reserve;
4907 }
4908
4909 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4910 {
4911         free_area_init_node(0, zones_size,
4912                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4913 }
4914
4915 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4916                                  unsigned long action, void *hcpu)
4917 {
4918         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4919
4920         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4921                 drain_pages(cpu);
4922
4923                 /*
4924                  * Spill the event counters of the dead processor
4925                  * into the current processors event counters.
4926                  * This artificially elevates the count of the current
4927                  * processor.
4928                  */
4929                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4930
4931                 /*
4932                  * Zero the differential counters of the dead processor
4933                  * so that the vm statistics are consistent.
4934                  *
4935                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4936                  * race with what we are doing.
4937                  */
4938                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4939         }
4940         return NOTIFY_OK;
4941 }
4942
4943 void __init page_alloc_init(void)
4944 {
4945         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4946 }
4947
4948 /*
4949  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4950  *      or min_free_kbytes changes.
4951  */
4952 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4953 {
4954         struct pglist_data *pgdat;
4955         unsigned long reserve_pages = 0;
4956         enum zone_type i, j;
4957
4958         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4959                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4960                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4961                         unsigned long max = 0;
4962
4963                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4964                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4965                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4966                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4967                         }
4968
4969                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4970                         max += high_wmark_pages(zone);
4971
4972                         if (max > zone->present_pages)
4973                                 max = zone->present_pages;
4974                         reserve_pages += max;
4975                 }
4976         }
4977         totalreserve_pages = reserve_pages;
4978 }
4979
4980 /*
4981  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4982  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4983  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4984  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4985  */
4986 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4987 {
4988         struct pglist_data *pgdat;
4989         enum zone_type j, idx;
4990
4991         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4992                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4993                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4994                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4995
4996                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4997
4998                         idx = j;
4999                         while (idx) {
5000                                 struct zone *lower_zone;
5001
5002                                 idx--;
5003
5004                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5005                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5006
5007                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5008                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5009                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5010                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5011                         }
5012                 }
5013         }
5014
5015         /* update totalreserve_pages */
5016         calculate_totalreserve_pages();
5017 }
5018
5019 /**
5020  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5021  * or when memory is hot-{added|removed}
5022  *
5023  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5024  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5025  */
5026 void setup_per_zone_wmarks(void)
5027 {
5028         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5029         unsigned long lowmem_pages = 0;
5030         struct zone *zone;
5031         unsigned long flags;
5032
5033         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5034         for_each_zone(zone) {
5035                 if (!is_highmem(zone))
5036                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5037         }
5038
5039         for_each_zone(zone) {
5040                 u64 tmp;
5041
5042                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5043                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5044                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5045                 if (is_highmem(zone)) {
5046                         /*
5047                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5048                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5049                          * value here.
5050                          *
5051                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5052                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5053                          * not be capped for highmem.
5054                          */
5055                         int min_pages;
5056
5057                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5058                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5059                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5060                         if (min_pages > 128)
5061                                 min_pages = 128;
5062                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5063                 } else {
5064                         /*
5065                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5066                          * proportionate to the zone's size.
5067                          */
5068                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5069                 }
5070
5071                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5072                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5073                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5074                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5075         }
5076
5077         /* update totalreserve_pages */
5078         calculate_totalreserve_pages();
5079 }
5080
5081 /*
5082  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5083  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5084  * to be referenced again before it is swapped out.
5085  *
5086  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5087  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5088  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5089  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5090  *
5091  * total     target    max
5092  * memory    ratio     inactive anon
5093  * -------------------------------------
5094  *   10MB       1         5MB
5095  *  100MB       1        50MB
5096  *    1GB       3       250MB
5097  *   10GB      10       0.9GB
5098  *  100GB      31         3GB
5099  *    1TB     101        10GB
5100  *   10TB     320        32GB
5101  */
5102 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5103 {
5104         unsigned int gb, ratio;
5105
5106         /* Zone size in gigabytes */
5107         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5108         if (gb)
5109                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5110         else
5111                 ratio = 1;
5112
5113         zone->inactive_ratio = ratio;
5114 }
5115
5116 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5117 {
5118         struct zone *zone;
5119
5120         for_each_zone(zone)
5121                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5122 }
5123
5124 /*
5125  * Initialise min_free_kbytes.
5126  *
5127  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5128  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5129  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5130  *
5131  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5132  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5133  *
5134  * which yields
5135  *
5136  * 16MB:        512k
5137  * 32MB:        724k
5138  * 64MB:        1024k
5139  * 128MB:       1448k
5140  * 256MB:       2048k
5141  * 512MB:       2896k
5142  * 1024MB:      4096k
5143  * 2048MB:      5792k
5144  * 4096MB:      8192k
5145  * 8192MB:      11584k
5146  * 16384MB:     16384k
5147  */
5148 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
5149 {
5150         unsigned long lowmem_kbytes;
5151
5152         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5153
5154         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5155         if (min_free_kbytes < 128)
5156                 min_free_kbytes = 128;
5157         if (min_free_kbytes > 65536)
5158                 min_free_kbytes = 65536;
5159         setup_per_zone_wmarks();
5160         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5161         setup_per_zone_inactive_ratio();
5162         return 0;
5163 }
5164 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5165
5166 /*
5167  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5168  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5169  *      changes.
5170  */
5171 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5172         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5173 {
5174         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5175         if (write)
5176                 setup_per_zone_wmarks();
5177         return 0;
5178 }
5179
5180 #ifdef CONFIG_NUMA
5181 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5182         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5183 {
5184         struct zone *zone;
5185         int rc;
5186
5187         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5188         if (rc)
5189                 return rc;
5190
5191         for_each_zone(zone)
5192                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5193                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5194         return 0;
5195 }
5196
5197 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5198         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5199 {
5200         struct zone *zone;
5201         int rc;
5202
5203         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5204         if (rc)
5205                 return rc;
5206
5207         for_each_zone(zone)
5208                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5209                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5210         return 0;
5211 }
5212 #endif
5213
5214 /*
5215  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5216  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5217  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5218  *
5219  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5220  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5221  * if in function of the boot time zone sizes.
5222  */
5223 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5224         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5225 {
5226         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5227         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5228         return 0;
5229 }
5230
5231 /*
5232  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5233  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5234  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5235  */
5236
5237 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5238         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5239 {
5240         struct zone *zone;
5241         unsigned int cpu;
5242         int ret;
5243
5244         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5245         if (!write || (ret == -EINVAL))
5246                 return ret;
5247         for_each_populated_zone(zone) {
5248                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5249                         unsigned long  high;
5250                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5251                         setup_pagelist_highmark(
5252                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5253                 }
5254         }
5255         return 0;
5256 }
5257
5258 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5259
5260 #ifdef CONFIG_NUMA
5261 static int __init set_hashdist(char *str)
5262 {
5263         if (!str)
5264                 return 0;
5265         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5266         return 1;
5267 }
5268 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5269 #endif
5270
5271 /*
5272  * allocate a large system hash table from bootmem
5273  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5274  *   quantity of entries
5275  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5276  */
5277 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5278                                      unsigned long bucketsize,
5279                                      unsigned long numentries,
5280                                      int scale,
5281                                      int flags,
5282                                      unsigned int *_hash_shift,
5283                                      unsigned int *_hash_mask,
5284                                      unsigned long limit)
5285 {
5286         unsigned long long max = limit;
5287         unsigned long log2qty, size;
5288         void *table = NULL;
5289
5290         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5291         if (!numentries) {
5292                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5293                 numentries = nr_kernel_pages;
5294                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5295                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5296                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5297
5298                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5299                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5300                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5301                 else
5302                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5303
5304                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5305                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5306                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5307                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5308                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5309                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5310                                 BUG_ON(!numentries);
5311                         }
5312                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5313                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5314         }
5315         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5316
5317         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5318         if (max == 0) {
5319                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5320                 do_div(max, bucketsize);
5321         }
5322
5323         if (numentries > max)
5324                 numentries = max;
5325
5326         log2qty = ilog2(numentries);
5327
5328         do {
5329                 size = bucketsize << log2qty;
5330                 if (flags & HASH_EARLY)
5331                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5332                 else if (hashdist)
5333                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5334                 else {
5335                         /*
5336                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5337                          * some pages at the end of hash table which
5338                          * alloc_pages_exact() automatically does
5339                          */
5340                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5341                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5342                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5343                         }
5344                 }
5345         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5346
5347         if (!table)
5348                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5349
5350         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5351                tablename,
5352                (1UL << log2qty),
5353                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5354                size);
5355
5356         if (_hash_shift)
5357                 *_hash_shift = log2qty;
5358         if (_hash_mask)
5359                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5360
5361         return table;
5362 }
5363
5364 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5365 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5366                                                         unsigned long pfn)
5367 {
5368 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5369         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5370 #else
5371         return zone->pageblock_flags;
5372 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5373 }
5374
5375 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5376 {
5377 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5378         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5379         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5380 #else
5381         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5382         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5383 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5384 }
5385
5386 /**
5387  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5388  * @page: The page within the block of interest
5389  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5390  * @end_bitidx: The last bit of interest
5391  * returns pageblock_bits flags
5392  */
5393 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5394                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5395 {
5396         struct zone *zone;
5397         unsigned long *bitmap;
5398         unsigned long pfn, bitidx;
5399         unsigned long flags = 0;
5400         unsigned long value = 1;
5401
5402         zone = page_zone(page);
5403         pfn = page_to_pfn(page);
5404         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5405         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5406
5407         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5408                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5409                         flags |= value;
5410
5411         return flags;
5412 }
5413
5414 /**
5415  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5416  * @page: The page within the block of interest
5417  * @start_bitidx: The first bit of interest
5418  * @end_bitidx: The last bit of interest
5419  * @flags: The flags to set
5420  */
5421 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5422                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5423 {
5424         struct zone *zone;
5425         unsigned long *bitmap;
5426         unsigned long pfn, bitidx;
5427         unsigned long value = 1;
5428
5429         zone = page_zone(page);
5430         pfn = page_to_pfn(page);
5431         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5432         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5433         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5434         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5435
5436         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5437                 if (flags & value)
5438                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5439                 else
5440                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5441 }
5442
5443 /*
5444  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5445  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5446  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5447  */
5448
5449 static int
5450 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5451 {
5452         unsigned long pfn, iter, found;
5453         /*
5454          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5455          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5456          */
5457         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5458                 return true;
5459
5460         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5461                 return true;
5462
5463         pfn = page_to_pfn(page);
5464         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5465                 unsigned long check = pfn + iter;
5466
5467                 if (!pfn_valid_within(check))
5468                         continue;
5469
5470                 page = pfn_to_page(check);
5471                 if (!page_count(page)) {
5472                         if (PageBuddy(page))
5473                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5474                         continue;
5475                 }
5476                 if (!PageLRU(page))
5477                         found++;
5478                 /*
5479                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5480                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5481                  * and it still to be fixed.
5482                  */
5483                 /*
5484                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5485                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5486                  *
5487                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5488                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5489                  * page at boot.
5490                  */
5491                 if (found > count)
5492                         return false;
5493         }
5494         return true;
5495 }
5496
5497 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5498 {
5499         struct zone *zone = page_zone(page);
5500         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5501 }
5502
5503 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5504 {
5505         struct zone *zone;
5506         unsigned long flags, pfn;
5507         struct memory_isolate_notify arg;
5508         int notifier_ret;
5509         int ret = -EBUSY;
5510         int zone_idx;
5511
5512         zone = page_zone(page);
5513         zone_idx = zone_idx(zone);
5514
5515         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5516
5517         pfn = page_to_pfn(page);
5518         arg.start_pfn = pfn;
5519         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5520         arg.pages_found = 0;
5521
5522         /*
5523          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5524          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5525          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5526          * number of pages in a range that are held by the balloon
5527          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5528          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5529          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5530          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5531          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5532          */
5533         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5534         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5535         if (notifier_ret)
5536                 goto out;
5537         /*
5538          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5539          * We just check MOVABLE pages.
5540          */
5541         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5542                 ret = 0;
5543
5544         /*
5545          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5546          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5547          */
5548
5549 out:
5550         if (!ret) {
5551                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5552                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5553         }
5554
5555         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5556         if (!ret)
5557                 drain_all_pages();
5558         return ret;
5559 }
5560
5561 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5562 {
5563         struct zone *zone;
5564         unsigned long flags;
5565         zone = page_zone(page);
5566         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5567         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5568                 goto out;
5569         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5570         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5571 out:
5572         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5573 }
5574
5575 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5576 /*
5577  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5578  */
5579 void
5580 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5581 {
5582         struct page *page;
5583         struct zone *zone;
5584         int order, i;
5585         unsigned long pfn;
5586         unsigned long flags;
5587         /* find the first valid pfn */
5588         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5589                 if (pfn_valid(pfn))
5590                         break;
5591         if (pfn == end_pfn)
5592                 return;
5593         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5594         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5595         pfn = start_pfn;
5596         while (pfn < end_pfn) {
5597                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5598                         pfn++;
5599                         continue;
5600                 }
5601                 page = pfn_to_page(pfn);
5602                 BUG_ON(page_count(page));
5603                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5604                 order = page_order(page);
5605 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5606                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5607                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5608 #endif
5609                 list_del(&page->lru);
5610                 rmv_page_order(page);
5611                 zone->free_area[order].nr_free--;
5612                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5613                                       - (1UL << order));
5614                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5615                         SetPageReserved((page+i));
5616                 pfn += (1 << order);
5617         }
5618         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5619 }
5620 #endif
5621
5622 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5623 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5624 {
5625         struct zone *zone = page_zone(page);
5626         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5627         unsigned long flags;
5628         int order;
5629
5630         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5631         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5632                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5633
5634                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5635                         break;
5636         }
5637         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5638
5639         return order < MAX_ORDER;
5640 }
5641 #endif
5642
5643 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5644         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5645         {1UL << PG_error,               "error"         },
5646         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5647         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5648         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5649         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5650         {1UL << PG_active,              "active"        },
5651         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5652         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5653         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5654         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5655         {1UL << PG_private,             "private"       },
5656         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5657         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5658 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5659         {1UL << PG_head,                "head"          },
5660         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5661 #else
5662         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5663 #endif
5664         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5665         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5666         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5667         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5668         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5669 #ifdef CONFIG_MMU
5670         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5671 #endif
5672 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5673         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5674 #endif
5675 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5676         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5677 #endif
5678         {-1UL,                          NULL            },
5679 };
5680
5681 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5682 {
5683         const char *delim = "";
5684         unsigned long mask;
5685         int i;
5686
5687         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5688
5689         /* remove zone id */
5690         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5691
5692         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5693
5694                 mask = pageflag_names[i].mask;
5695                 if ((flags & mask) != mask)
5696                         continue;
5697
5698                 flags &= ~mask;
5699                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5700                 delim = "|";
5701         }
5702
5703         /* check for left over flags */
5704         if (flags)
5705                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5706
5707         printk(")\n");
5708 }
5709
5710 void dump_page(struct page *page)
5711 {
5712         printk(KERN_ALERT
5713                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5714                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5715                 page->mapping, page->index);
5716         dump_page_flags(page->flags);
5717         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5718 }