bd7625676a645c2bfe6d7aacd4197a0cfc5b23fd
[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
57 #include <asm/tlbflush.h>
58 #include <asm/div64.h>
59 #include "internal.h"
60
61 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
62 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
63 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
64 #endif
65
66 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
67 /*
68  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
69  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
70  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
71  * defined in <linux/topology.h>.
72  */
73 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
75 #endif
76
77 /*
78  * Array of node states.
79  */
80 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
81         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
82         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
83 #ifndef CONFIG_NUMA
84         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
85 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
86         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
87 #endif
88         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
89 #endif  /* NUMA */
90 };
91 EXPORT_SYMBOL(node_states);
92
93 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
94 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
95 int percpu_pagelist_fraction;
96 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
97
98 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
99 /*
100  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
101  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
102  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
103  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
104  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
105  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
106  */
107
108 static gfp_t saved_gfp_mask;
109
110 void pm_restore_gfp_mask(void)
111 {
112         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
113         if (saved_gfp_mask) {
114                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
115                 saved_gfp_mask = 0;
116         }
117 }
118
119 void pm_restrict_gfp_mask(void)
120 {
121         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
122         WARN_ON(saved_gfp_mask);
123         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
124         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
125 }
126 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
127
128 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
129 int pageblock_order __read_mostly;
130 #endif
131
132 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
133
134 /*
135  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
136  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
137  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
138  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
139  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
140  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
141  *
142  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
143  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
144  */
145 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
146 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
147          256,
148 #endif
149 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
150          256,
151 #endif
152 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
153          32,
154 #endif
155          32,
156 };
157
158 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
159
160 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
161 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
162          "DMA",
163 #endif
164 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
165          "DMA32",
166 #endif
167          "Normal",
168 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
169          "HighMem",
170 #endif
171          "Movable",
172 };
173
174 int min_free_kbytes = 1024;
175
176 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
177 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
178 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
179
180 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
181   /*
182    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
183    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
184    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
185    * so the number of times add_active_range() can be called is
186    * related to the number of nodes and the number of holes
187    */
188   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
189     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
190     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
191   #else
192     #if MAX_NUMNODES >= 32
193       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
194       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
195     #else
196       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
197       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
198     #endif
199   #endif
200
201   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
202   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
203   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
204   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
206   static unsigned long __initdata required_movablecore;
207   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
208
209   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
210   int movable_zone;
211   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
212 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
213
214 #if MAX_NUMNODES > 1
215 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
216 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
217 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
218 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
219 #endif
220
221 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
222
223 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
224 {
225
226         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
227                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
228
229         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
230                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
231 }
232
233 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
234
235 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
236 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
237 {
238         int ret = 0;
239         unsigned seq;
240         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
241
242         do {
243                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
244                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
245                         ret = 1;
246                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
247                         ret = 1;
248         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
249
250         return ret;
251 }
252
253 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
254 {
255         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
256                 return 0;
257         if (zone != page_zone(page))
258                 return 0;
259
260         return 1;
261 }
262 /*
263  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
264  */
265 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
266 {
267         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
268                 return 1;
269         if (!page_is_consistent(zone, page))
270                 return 1;
271
272         return 0;
273 }
274 #else
275 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
276 {
277         return 0;
278 }
279 #endif
280
281 static void bad_page(struct page *page)
282 {
283         static unsigned long resume;
284         static unsigned long nr_shown;
285         static unsigned long nr_unshown;
286
287         /* Don't complain about poisoned pages */
288         if (PageHWPoison(page)) {
289                 __ClearPageBuddy(page);
290                 return;
291         }
292
293         /*
294          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
295          * or allow a steady drip of one report per second.
296          */
297         if (nr_shown == 60) {
298                 if (time_before(jiffies, resume)) {
299                         nr_unshown++;
300                         goto out;
301                 }
302                 if (nr_unshown) {
303                         printk(KERN_ALERT
304                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
305                                 nr_unshown);
306                         nr_unshown = 0;
307                 }
308                 nr_shown = 0;
309         }
310         if (nr_shown++ == 0)
311                 resume = jiffies + 60 * HZ;
312
313         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
314                 current->comm, page_to_pfn(page));
315         dump_page(page);
316
317         dump_stack();
318 out:
319         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
320         __ClearPageBuddy(page);
321         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
322 }
323
324 /*
325  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
326  *
327  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
328  *
329  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
330  *
331  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
332  * the head page (even the head page has this).
333  *
334  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
335  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
336  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
337  */
338
339 static void free_compound_page(struct page *page)
340 {
341         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
342 }
343
344 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
345 {
346         int i;
347         int nr_pages = 1 << order;
348
349         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
350         set_compound_order(page, order);
351         __SetPageHead(page);
352         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
353                 struct page *p = page + i;
354
355                 __SetPageTail(p);
356                 p->first_page = page;
357         }
358 }
359
360 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
361 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
362 {
363         int i;
364         int nr_pages = 1 << order;
365         int bad = 0;
366
367         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
368             unlikely(!PageHead(page))) {
369                 bad_page(page);
370                 bad++;
371         }
372
373         __ClearPageHead(page);
374
375         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
376                 struct page *p = page + i;
377
378                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
379                         bad_page(page);
380                         bad++;
381                 }
382                 __ClearPageTail(p);
383         }
384
385         return bad;
386 }
387
388 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
389 {
390         int i;
391
392         /*
393          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
394          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
395          */
396         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
397         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
398                 clear_highpage(page + i);
399 }
400
401 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
402 {
403         set_page_private(page, order);
404         __SetPageBuddy(page);
405 }
406
407 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
408 {
409         __ClearPageBuddy(page);
410         set_page_private(page, 0);
411 }
412
413 /*
414  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
415  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
416  *
417  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
418  * the following equation:
419  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
420  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
421  * 1 buddy is #10:
422  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
423  *
424  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
425  * satisfies the following equation:
426  *     P = B & ~(1 << O)
427  *
428  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
429  */
430 static inline unsigned long
431 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
432 {
433         return page_idx ^ (1 << order);
434 }
435
436 /*
437  * This function checks whether a page is free && is the buddy
438  * we can do coalesce a page and its buddy if
439  * (a) the buddy is not in a hole &&
440  * (b) the buddy is in the buddy system &&
441  * (c) a page and its buddy have the same order &&
442  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
443  *
444  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
445  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
446  *
447  * For recording page's order, we use page_private(page).
448  */
449 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
450                                                                 int order)
451 {
452         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
453                 return 0;
454
455         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
456                 return 0;
457
458         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
459                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
460                 return 1;
461         }
462         return 0;
463 }
464
465 /*
466  * Freeing function for a buddy system allocator.
467  *
468  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
469  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
470  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
471  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
472  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
473  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
474  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
475  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
476  * parts of the VM system.
477  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
478  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
479  * order is recorded in page_private(page) field.
480  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
481  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
482  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
483  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
484  * triggers coalescing into a block of larger size.            
485  *
486  * -- wli
487  */
488
489 static inline void __free_one_page(struct page *page,
490                 struct zone *zone, unsigned int order,
491                 int migratetype)
492 {
493         unsigned long page_idx;
494         unsigned long combined_idx;
495         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
496         struct page *buddy;
497
498         if (unlikely(PageCompound(page)))
499                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
500                         return;
501
502         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
503
504         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
505
506         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
507         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
508
509         while (order < MAX_ORDER-1) {
510                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
511                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
512                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
513                         break;
514
515                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
516                 list_del(&buddy->lru);
517                 zone->free_area[order].nr_free--;
518                 rmv_page_order(buddy);
519                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
520                 page = page + (combined_idx - page_idx);
521                 page_idx = combined_idx;
522                 order++;
523         }
524         set_page_order(page, order);
525
526         /*
527          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
528          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
529          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
530          * that is happening, add the free page to the tail of the list
531          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
532          * as a higher order page
533          */
534         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
535                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
536                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
537                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
538                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
539                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
540                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
541                         list_add_tail(&page->lru,
542                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
543                         goto out;
544                 }
545         }
546
547         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
548 out:
549         zone->free_area[order].nr_free++;
550 }
551
552 /*
553  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
554  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
555  * free_pages_check() will verify...
556  */
557 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
558 {
559         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
560         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
561 }
562
563 static inline int free_pages_check(struct page *page)
564 {
565         if (unlikely(page_mapcount(page) |
566                 (page->mapping != NULL)  |
567                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
568                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
569                 bad_page(page);
570                 return 1;
571         }
572         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
573                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
574         return 0;
575 }
576
577 /*
578  * Frees a number of pages from the PCP lists
579  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
580  * count is the number of pages to free.
581  *
582  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
583  * see if this freeing clears that state.
584  *
585  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
586  * pinned" detection logic.
587  */
588 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
589                                         struct per_cpu_pages *pcp)
590 {
591         int migratetype = 0;
592         int batch_free = 0;
593         int to_free = count;
594
595         spin_lock(&zone->lock);
596         zone->all_unreclaimable = 0;
597         zone->pages_scanned = 0;
598
599         while (to_free) {
600                 struct page *page;
601                 struct list_head *list;
602
603                 /*
604                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
605                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
606                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
607                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
608                  * lists
609                  */
610                 do {
611                         batch_free++;
612                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
613                                 migratetype = 0;
614                         list = &pcp->lists[migratetype];
615                 } while (list_empty(list));
616
617                 do {
618                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
619                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
620                         list_del(&page->lru);
621                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
622                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
623                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
624                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
625         }
626         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
627         spin_unlock(&zone->lock);
628 }
629
630 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
631                                 int migratetype)
632 {
633         spin_lock(&zone->lock);
634         zone->all_unreclaimable = 0;
635         zone->pages_scanned = 0;
636
637         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
638         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
639         spin_unlock(&zone->lock);
640 }
641
642 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
643 {
644         int i;
645         int bad = 0;
646
647         trace_mm_page_free_direct(page, order);
648         kmemcheck_free_shadow(page, order);
649
650         if (PageAnon(page))
651                 page->mapping = NULL;
652         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
653                 bad += free_pages_check(page + i);
654         if (bad)
655                 return false;
656
657         if (!PageHighMem(page)) {
658                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
659                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
660                                            PAGE_SIZE << order);
661         }
662         arch_free_page(page, order);
663         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
664
665         return true;
666 }
667
668 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
669 {
670         unsigned long flags;
671         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
672
673         if (!free_pages_prepare(page, order))
674                 return;
675
676         local_irq_save(flags);
677         if (unlikely(wasMlocked))
678                 free_page_mlock(page);
679         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
680         free_one_page(page_zone(page), page, order,
681                                         get_pageblock_migratetype(page));
682         local_irq_restore(flags);
683 }
684
685 /*
686  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
687  */
688 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
689 {
690         if (order == 0) {
691                 __ClearPageReserved(page);
692                 set_page_count(page, 0);
693                 set_page_refcounted(page);
694                 __free_page(page);
695         } else {
696                 int loop;
697
698                 prefetchw(page);
699                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
700                         struct page *p = &page[loop];
701
702                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
703                                 prefetchw(p + 1);
704                         __ClearPageReserved(p);
705                         set_page_count(p, 0);
706                 }
707
708                 set_page_refcounted(page);
709                 __free_pages(page, order);
710         }
711 }
712
713
714 /*
715  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
716  * Please do not alter this order without good reasons and regression
717  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
718  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
719  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
720  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
721  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
722  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
723  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
724  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
725  *
726  * -- wli
727  */
728 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
729         int low, int high, struct free_area *area,
730         int migratetype)
731 {
732         unsigned long size = 1 << high;
733
734         while (high > low) {
735                 area--;
736                 high--;
737                 size >>= 1;
738                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
739                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
740                 area->nr_free++;
741                 set_page_order(&page[size], high);
742         }
743 }
744
745 /*
746  * This page is about to be returned from the page allocator
747  */
748 static inline int check_new_page(struct page *page)
749 {
750         if (unlikely(page_mapcount(page) |
751                 (page->mapping != NULL)  |
752                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
753                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
754                 bad_page(page);
755                 return 1;
756         }
757         return 0;
758 }
759
760 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
761 {
762         int i;
763
764         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
765                 struct page *p = page + i;
766                 if (unlikely(check_new_page(p)))
767                         return 1;
768         }
769
770         set_page_private(page, 0);
771         set_page_refcounted(page);
772
773         arch_alloc_page(page, order);
774         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
775
776         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
777                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
778
779         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
780                 prep_compound_page(page, order);
781
782         return 0;
783 }
784
785 /*
786  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
787  * the smallest available page from the freelists
788  */
789 static inline
790 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
791                                                 int migratetype)
792 {
793         unsigned int current_order;
794         struct free_area * area;
795         struct page *page;
796
797         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
798         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
799                 area = &(zone->free_area[current_order]);
800                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
801                         continue;
802
803                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
804                                                         struct page, lru);
805                 list_del(&page->lru);
806                 rmv_page_order(page);
807                 area->nr_free--;
808                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
809                 return page;
810         }
811
812         return NULL;
813 }
814
815
816 /*
817  * This array describes the order lists are fallen back to when
818  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
819  */
820 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
821         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
822         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
823         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
824         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
825 };
826
827 /*
828  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
829  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
830  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
831  */
832 static int move_freepages(struct zone *zone,
833                           struct page *start_page, struct page *end_page,
834                           int migratetype)
835 {
836         struct page *page;
837         unsigned long order;
838         int pages_moved = 0;
839
840 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
841         /*
842          * page_zone is not safe to call in this context when
843          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
844          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
845          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
846          * grouping pages by mobility
847          */
848         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
849 #endif
850
851         for (page = start_page; page <= end_page;) {
852                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
853                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
854
855                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
856                         page++;
857                         continue;
858                 }
859
860                 if (!PageBuddy(page)) {
861                         page++;
862                         continue;
863                 }
864
865                 order = page_order(page);
866                 list_del(&page->lru);
867                 list_add(&page->lru,
868                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
869                 page += 1 << order;
870                 pages_moved += 1 << order;
871         }
872
873         return pages_moved;
874 }
875
876 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
877                                 int migratetype)
878 {
879         unsigned long start_pfn, end_pfn;
880         struct page *start_page, *end_page;
881
882         start_pfn = page_to_pfn(page);
883         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
884         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
885         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
886         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
887
888         /* Do not cross zone boundaries */
889         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
890                 start_page = page;
891         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
892                 return 0;
893
894         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
895 }
896
897 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
898                                         int start_order, int migratetype)
899 {
900         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
901
902         while (nr_pageblocks--) {
903                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
904                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
905         }
906 }
907
908 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
909 static inline struct page *
910 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
911 {
912         struct free_area * area;
913         int current_order;
914         struct page *page;
915         int migratetype, i;
916
917         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
918         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
919                                                 --current_order) {
920                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
921                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
922
923                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
924                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
925                                 continue;
926
927                         area = &(zone->free_area[current_order]);
928                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
929                                 continue;
930
931                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
932                                         struct page, lru);
933                         area->nr_free--;
934
935                         /*
936                          * If breaking a large block of pages, move all free
937                          * pages to the preferred allocation list. If falling
938                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
939                          * agressive about taking ownership of free pages
940                          */
941                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
942                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
943                                         page_group_by_mobility_disabled) {
944                                 unsigned long pages;
945                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
946                                                                 start_migratetype);
947
948                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
949                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
950                                                 page_group_by_mobility_disabled)
951                                         set_pageblock_migratetype(page,
952                                                                 start_migratetype);
953
954                                 migratetype = start_migratetype;
955                         }
956
957                         /* Remove the page from the freelists */
958                         list_del(&page->lru);
959                         rmv_page_order(page);
960
961                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
962                         if (current_order >= pageblock_order)
963                                 change_pageblock_range(page, current_order,
964                                                         start_migratetype);
965
966                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
967
968                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
969                                 start_migratetype, migratetype);
970
971                         return page;
972                 }
973         }
974
975         return NULL;
976 }
977
978 /*
979  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
980  * Call me with the zone->lock already held.
981  */
982 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
983                                                 int migratetype)
984 {
985         struct page *page;
986
987 retry_reserve:
988         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
989
990         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
991                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
992
993                 /*
994                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
995                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
996                  * and we want just one call site
997                  */
998                 if (!page) {
999                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1000                         goto retry_reserve;
1001                 }
1002         }
1003
1004         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1005         return page;
1006 }
1007
1008 /* 
1009  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1010  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1011  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1012  */
1013 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1014                         unsigned long count, struct list_head *list,
1015                         int migratetype, int cold)
1016 {
1017         int i;
1018         
1019         spin_lock(&zone->lock);
1020         for (i = 0; i < count; ++i) {
1021                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1022                 if (unlikely(page == NULL))
1023                         break;
1024
1025                 /*
1026                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1027                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1028                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1029                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1030                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1031                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1032                  * properly.
1033                  */
1034                 if (likely(cold == 0))
1035                         list_add(&page->lru, list);
1036                 else
1037                         list_add_tail(&page->lru, list);
1038                 set_page_private(page, migratetype);
1039                 list = &page->lru;
1040         }
1041         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1042         spin_unlock(&zone->lock);
1043         return i;
1044 }
1045
1046 #ifdef CONFIG_NUMA
1047 /*
1048  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1049  * currently executing processor on remote nodes after they have
1050  * expired.
1051  *
1052  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1053  * a single processor.
1054  */
1055 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1056 {
1057         unsigned long flags;
1058         int to_drain;
1059
1060         local_irq_save(flags);
1061         if (pcp->count >= pcp->batch)
1062                 to_drain = pcp->batch;
1063         else
1064                 to_drain = pcp->count;
1065         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1066         pcp->count -= to_drain;
1067         local_irq_restore(flags);
1068 }
1069 #endif
1070
1071 /*
1072  * Drain pages of the indicated processor.
1073  *
1074  * The processor must either be the current processor and the
1075  * thread pinned to the current processor or a processor that
1076  * is not online.
1077  */
1078 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1079 {
1080         unsigned long flags;
1081         struct zone *zone;
1082
1083         for_each_populated_zone(zone) {
1084                 struct per_cpu_pageset *pset;
1085                 struct per_cpu_pages *pcp;
1086
1087                 local_irq_save(flags);
1088                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1089
1090                 pcp = &pset->pcp;
1091                 if (pcp->count) {
1092                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1093                         pcp->count = 0;
1094                 }
1095                 local_irq_restore(flags);
1096         }
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1101  */
1102 void drain_local_pages(void *arg)
1103 {
1104         drain_pages(smp_processor_id());
1105 }
1106
1107 /*
1108  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1109  */
1110 void drain_all_pages(void)
1111 {
1112         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1113 }
1114
1115 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1116
1117 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1118 {
1119         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1120         unsigned long flags;
1121         int order, t;
1122         struct list_head *curr;
1123
1124         if (!zone->spanned_pages)
1125                 return;
1126
1127         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1128
1129         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1130         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1131                 if (pfn_valid(pfn)) {
1132                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1133
1134                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1135                                 swsusp_unset_page_free(page);
1136                 }
1137
1138         for_each_migratetype_order(order, t) {
1139                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1140                         unsigned long i;
1141
1142                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1143                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1144                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1145                 }
1146         }
1147         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1148 }
1149 #endif /* CONFIG_PM */
1150
1151 /*
1152  * Free a 0-order page
1153  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1154  */
1155 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1156 {
1157         struct zone *zone = page_zone(page);
1158         struct per_cpu_pages *pcp;
1159         unsigned long flags;
1160         int migratetype;
1161         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1162
1163         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1164                 return;
1165
1166         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1167         set_page_private(page, migratetype);
1168         local_irq_save(flags);
1169         if (unlikely(wasMlocked))
1170                 free_page_mlock(page);
1171         __count_vm_event(PGFREE);
1172
1173         /*
1174          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1175          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1176          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1177          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1178          * excessively into the page allocator
1179          */
1180         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1181                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1182                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1183                         goto out;
1184                 }
1185                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1186         }
1187
1188         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1189         if (cold)
1190                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1191         else
1192                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1193         pcp->count++;
1194         if (pcp->count >= pcp->high) {
1195                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1196                 pcp->count -= pcp->batch;
1197         }
1198
1199 out:
1200         local_irq_restore(flags);
1201 }
1202
1203 /*
1204  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1205  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1206  * Each sub-page must be freed individually.
1207  *
1208  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1209  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1210  */
1211 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1212 {
1213         int i;
1214
1215         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1216         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1217
1218 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1219         /*
1220          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1221          * otherwise free the whole shadow.
1222          */
1223         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1224                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1225 #endif
1226
1227         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1228                 set_page_refcounted(page + i);
1229 }
1230
1231 /*
1232  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1233  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1234  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1235  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1236  * are enabled.
1237  *
1238  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1239  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1240  */
1241 int split_free_page(struct page *page)
1242 {
1243         unsigned int order;
1244         unsigned long watermark;
1245         struct zone *zone;
1246
1247         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1248
1249         zone = page_zone(page);
1250         order = page_order(page);
1251
1252         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1253         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1254         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1255                 return 0;
1256
1257         /* Remove page from free list */
1258         list_del(&page->lru);
1259         zone->free_area[order].nr_free--;
1260         rmv_page_order(page);
1261         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1262
1263         /* Split into individual pages */
1264         set_page_refcounted(page);
1265         split_page(page, order);
1266
1267         if (order >= pageblock_order - 1) {
1268                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1269                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1270                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1271         }
1272
1273         return 1 << order;
1274 }
1275
1276 /*
1277  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1278  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1279  * or two.
1280  */
1281 static inline
1282 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1283                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1284                         int migratetype)
1285 {
1286         unsigned long flags;
1287         struct page *page;
1288         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1289
1290 again:
1291         if (likely(order == 0)) {
1292                 struct per_cpu_pages *pcp;
1293                 struct list_head *list;
1294
1295                 local_irq_save(flags);
1296                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1297                 list = &pcp->lists[migratetype];
1298                 if (list_empty(list)) {
1299                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1300                                         pcp->batch, list,
1301                                         migratetype, cold);
1302                         if (unlikely(list_empty(list)))
1303                                 goto failed;
1304                 }
1305
1306                 if (cold)
1307                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1308                 else
1309                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1310
1311                 list_del(&page->lru);
1312                 pcp->count--;
1313         } else {
1314                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1315                         /*
1316                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1317                          *
1318                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1319                          * properly detect and handle allocation failures.
1320                          *
1321                          * We most definitely don't want callers attempting to
1322                          * allocate greater than order-1 page units with
1323                          * __GFP_NOFAIL.
1324                          */
1325                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1326                 }
1327                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1328                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1329                 spin_unlock(&zone->lock);
1330                 if (!page)
1331                         goto failed;
1332                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1333         }
1334
1335         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1336         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1337         local_irq_restore(flags);
1338
1339         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1340         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1341                 goto again;
1342         return page;
1343
1344 failed:
1345         local_irq_restore(flags);
1346         return NULL;
1347 }
1348
1349 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1350 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1351 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1352 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1353 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1354
1355 /* Mask to get the watermark bits */
1356 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1357
1358 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1359 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1360 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1361
1362 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1363
1364 static struct fail_page_alloc_attr {
1365         struct fault_attr attr;
1366
1367         u32 ignore_gfp_highmem;
1368         u32 ignore_gfp_wait;
1369         u32 min_order;
1370
1371 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1372
1373         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1374         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1375         struct dentry *min_order_file;
1376
1377 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1378
1379 } fail_page_alloc = {
1380         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1381         .ignore_gfp_wait = 1,
1382         .ignore_gfp_highmem = 1,
1383         .min_order = 1,
1384 };
1385
1386 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1387 {
1388         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1389 }
1390 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1391
1392 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1393 {
1394         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1395                 return 0;
1396         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1397                 return 0;
1398         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1399                 return 0;
1400         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1401                 return 0;
1402
1403         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1404 }
1405
1406 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1407
1408 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1409 {
1410         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1411         struct dentry *dir;
1412         int err;
1413
1414         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1415                                        "fail_page_alloc");
1416         if (err)
1417                 return err;
1418         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1419
1420         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1421                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1422                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1423
1424         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1425                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1426                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1427         fail_page_alloc.min_order_file =
1428                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1429                                    &fail_page_alloc.min_order);
1430
1431         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1432             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1433             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1434                 err = -ENOMEM;
1435                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1436                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1437                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1438                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1439         }
1440
1441         return err;
1442 }
1443
1444 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1445
1446 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1447
1448 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1449
1450 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1451 {
1452         return 0;
1453 }
1454
1455 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1456
1457 /*
1458  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1459  * of the allocation.
1460  */
1461 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1462                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1463 {
1464         /* free_pages my go negative - that's OK */
1465         long min = mark;
1466         int o;
1467
1468         free_pages -= (1 << order) + 1;
1469         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1470                 min -= min / 2;
1471         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1472                 min -= min / 4;
1473
1474         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1475                 return false;
1476         for (o = 0; o < order; o++) {
1477                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1478                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1479
1480                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1481                 min >>= 1;
1482
1483                 if (free_pages <= min)
1484                         return false;
1485         }
1486         return true;
1487 }
1488
1489 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1490                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1491 {
1492         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1493                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1494 }
1495
1496 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1497                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1498 {
1499         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1500
1501         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1502                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1503
1504         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1505                                                                 free_pages);
1506 }
1507
1508 #ifdef CONFIG_NUMA
1509 /*
1510  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1511  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1512  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1513  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1514  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1515  *
1516  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1517  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1518  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1519  *
1520  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1521  * nothing and returns NULL.
1522  *
1523  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1524  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1525  *
1526  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1527  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1528  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1529  * quickly as we can.
1530  */
1531 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1532 {
1533         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1534         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1535
1536         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1537         if (!zlc)
1538                 return NULL;
1539
1540         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1541                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1542                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1543         }
1544
1545         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1546                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1547                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1548         return allowednodes;
1549 }
1550
1551 /*
1552  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1553  * if it is worth looking at further for free memory:
1554  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1555  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1556  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1557  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1558  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1559  * else return false (zero) if it is not.
1560  *
1561  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1562  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1563  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1564  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1565  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1566  * into the second scan of the zonelist.
1567  *
1568  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1569  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1570  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1571  * unturned looking for a free page.
1572  */
1573 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1574                                                 nodemask_t *allowednodes)
1575 {
1576         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1577         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1578         int n;                          /* node that zone *z is on */
1579
1580         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1581         if (!zlc)
1582                 return 1;
1583
1584         i = z - zonelist->_zonerefs;
1585         n = zlc->z_to_n[i];
1586
1587         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1588         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1589 }
1590
1591 /*
1592  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1593  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1594  * from that zone don't waste time re-examining it.
1595  */
1596 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1597 {
1598         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1599         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1600
1601         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1602         if (!zlc)
1603                 return;
1604
1605         i = z - zonelist->_zonerefs;
1606
1607         set_bit(i, zlc->fullzones);
1608 }
1609
1610 #else   /* CONFIG_NUMA */
1611
1612 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1613 {
1614         return NULL;
1615 }
1616
1617 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1618                                 nodemask_t *allowednodes)
1619 {
1620         return 1;
1621 }
1622
1623 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1624 {
1625 }
1626 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1627
1628 /*
1629  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1630  * a page.
1631  */
1632 static struct page *
1633 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1634                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1635                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1636 {
1637         struct zoneref *z;
1638         struct page *page = NULL;
1639         int classzone_idx;
1640         struct zone *zone;
1641         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1642         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1643         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1644
1645         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1646 zonelist_scan:
1647         /*
1648          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1649          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1650          */
1651         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1652                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1653                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1654                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1655                                 continue;
1656                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1657                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1658                                 goto try_next_zone;
1659
1660                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1661                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1662                         unsigned long mark;
1663                         int ret;
1664
1665                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1666                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1667                                     classzone_idx, alloc_flags))
1668                                 goto try_this_zone;
1669
1670                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1671                                 goto this_zone_full;
1672
1673                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1674                         switch (ret) {
1675                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1676                                 /* did not scan */
1677                                 goto try_next_zone;
1678                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1679                                 /* scanned but unreclaimable */
1680                                 goto this_zone_full;
1681                         default:
1682                                 /* did we reclaim enough */
1683                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1684                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1685                                         goto this_zone_full;
1686                         }
1687                 }
1688
1689 try_this_zone:
1690                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1691                                                 gfp_mask, migratetype);
1692                 if (page)
1693                         break;
1694 this_zone_full:
1695                 if (NUMA_BUILD)
1696                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1697 try_next_zone:
1698                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1699                         /*
1700                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1701                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1702                          */
1703                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1704                         zlc_active = 1;
1705                         did_zlc_setup = 1;
1706                 }
1707         }
1708
1709         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1710                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1711                 zlc_active = 0;
1712                 goto zonelist_scan;
1713         }
1714         return page;
1715 }
1716
1717 static inline int
1718 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1719                                 unsigned long pages_reclaimed)
1720 {
1721         /* Do not loop if specifically requested */
1722         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1723                 return 0;
1724
1725         /*
1726          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1727          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1728          * implementations.
1729          */
1730         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1731                 return 1;
1732
1733         /*
1734          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1735          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1736          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1737          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1738          * allocation still fails, we stop retrying.
1739          */
1740         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1741                 return 1;
1742
1743         /*
1744          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1745          * explicitly requests that.
1746          */
1747         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1748                 return 1;
1749
1750         return 0;
1751 }
1752
1753 static inline struct page *
1754 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1755         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1756         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1757         int migratetype)
1758 {
1759         struct page *page;
1760
1761         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1762         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1763                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1764                 return NULL;
1765         }
1766
1767         /*
1768          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1769          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1770          * we're still under heavy pressure.
1771          */
1772         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1773                 order, zonelist, high_zoneidx,
1774                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1775                 preferred_zone, migratetype);
1776         if (page)
1777                 goto out;
1778
1779         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1780                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1781                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1782                         goto out;
1783                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1784                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1785                         goto out;
1786                 /*
1787                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1788                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1789                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1790                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1791                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1792                  */
1793                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1794                         goto out;
1795         }
1796         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1797         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1798
1799 out:
1800         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1801         return page;
1802 }
1803
1804 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1805 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1806 static struct page *
1807 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1808         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1809         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1810         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1811         bool sync_migration)
1812 {
1813         struct page *page;
1814
1815         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1816                 return NULL;
1817
1818         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1819         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1820                                                 nodemask, sync_migration);
1821         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1822         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1823
1824                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1825                 drain_pages(get_cpu());
1826                 put_cpu();
1827
1828                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1829                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1830                                 alloc_flags, preferred_zone,
1831                                 migratetype);
1832                 if (page) {
1833                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1834                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1835                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1836                         return page;
1837                 }
1838
1839                 /*
1840                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1841                  * The most likely reason is that pages exist,
1842                  * but not enough to satisfy watermarks.
1843                  */
1844                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1845                 defer_compaction(preferred_zone);
1846
1847                 cond_resched();
1848         }
1849
1850         return NULL;
1851 }
1852 #else
1853 static inline struct page *
1854 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1855         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1856         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1857         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1858         bool sync_migration)
1859 {
1860         return NULL;
1861 }
1862 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1863
1864 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1865 static inline struct page *
1866 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1867         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1868         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1869         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1870 {
1871         struct page *page = NULL;
1872         struct reclaim_state reclaim_state;
1873         bool drained = false;
1874
1875         cond_resched();
1876
1877         /* We now go into synchronous reclaim */
1878         cpuset_memory_pressure_bump();
1879         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1880         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1881         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1882         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1883
1884         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1885
1886         current->reclaim_state = NULL;
1887         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1888         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1889
1890         cond_resched();
1891
1892         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1893                 return NULL;
1894
1895 retry:
1896         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1897                                         zonelist, high_zoneidx,
1898                                         alloc_flags, preferred_zone,
1899                                         migratetype);
1900
1901         /*
1902          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1903          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1904          */
1905         if (!page && !drained) {
1906                 drain_all_pages();
1907                 drained = true;
1908                 goto retry;
1909         }
1910
1911         return page;
1912 }
1913
1914 /*
1915  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1916  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1917  */
1918 static inline struct page *
1919 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1920         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1921         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1922         int migratetype)
1923 {
1924         struct page *page;
1925
1926         do {
1927                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1928                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1929                         preferred_zone, migratetype);
1930
1931                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1932                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1933         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1934
1935         return page;
1936 }
1937
1938 static inline
1939 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1940                                                 enum zone_type high_zoneidx,
1941                                                 enum zone_type classzone_idx)
1942 {
1943         struct zoneref *z;
1944         struct zone *zone;
1945
1946         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1947                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
1948 }
1949
1950 static inline int
1951 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1952 {
1953         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1954         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1955
1956         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1957         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
1958
1959         /*
1960          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1961          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1962          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1963          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1964          */
1965         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1966
1967         if (!wait) {
1968                 /*
1969                  * Not worth trying to allocate harder for
1970                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
1971                  */
1972                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1973                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1974                 /*
1975                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1976                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1977                  */
1978                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1979         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
1980                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1981
1982         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1983                 if (!in_interrupt() &&
1984                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
1985                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1986                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1987         }
1988
1989         return alloc_flags;
1990 }
1991
1992 static inline struct page *
1993 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1994         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1995         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1996         int migratetype)
1997 {
1998         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1999         struct page *page = NULL;
2000         int alloc_flags;
2001         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2002         unsigned long did_some_progress;
2003         bool sync_migration = false;
2004
2005         /*
2006          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2007          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2008          * be using allocators in order of preference for an area that is
2009          * too large.
2010          */
2011         if (order >= MAX_ORDER) {
2012                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2013                 return NULL;
2014         }
2015
2016         /*
2017          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2018          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2019          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2020          * using a larger set of nodes after it has established that the
2021          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2022          * over allocated.
2023          */
2024         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2025                 goto nopage;
2026
2027 restart:
2028         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2029                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2030                                                 zone_idx(preferred_zone));
2031
2032         /*
2033          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2034          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2035          * to how we want to proceed.
2036          */
2037         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2038
2039         /*
2040          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2041          * cpusets.
2042          */
2043         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2044                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2045                                         &preferred_zone);
2046
2047         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2048         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2049                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2050                         preferred_zone, migratetype);
2051         if (page)
2052                 goto got_pg;
2053
2054 rebalance:
2055         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2056         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2057                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2058                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2059                                 preferred_zone, migratetype);
2060                 if (page)
2061                         goto got_pg;
2062         }
2063
2064         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2065         if (!wait)
2066                 goto nopage;
2067
2068         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2069         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2070                 goto nopage;
2071
2072         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2073         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2074                 goto nopage;
2075
2076         /*
2077          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2078          * attempts after direct reclaim are synchronous
2079          */
2080         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2081                                         zonelist, high_zoneidx,
2082                                         nodemask,
2083                                         alloc_flags, preferred_zone,
2084                                         migratetype, &did_some_progress,
2085                                         sync_migration);
2086         if (page)
2087                 goto got_pg;
2088         sync_migration = true;
2089
2090         /* Try direct reclaim and then allocating */
2091         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2092                                         zonelist, high_zoneidx,
2093                                         nodemask,
2094                                         alloc_flags, preferred_zone,
2095                                         migratetype, &did_some_progress);
2096         if (page)
2097                 goto got_pg;
2098
2099         /*
2100          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2101          * running out of options and have to consider going OOM
2102          */
2103         if (!did_some_progress) {
2104                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2105                         if (oom_killer_disabled)
2106                                 goto nopage;
2107                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2108                                         zonelist, high_zoneidx,
2109                                         nodemask, preferred_zone,
2110                                         migratetype);
2111                         if (page)
2112                                 goto got_pg;
2113
2114                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2115                                 /*
2116                                  * The oom killer is not called for high-order
2117                                  * allocations that may fail, so if no progress
2118                                  * is being made, there are no other options and
2119                                  * retrying is unlikely to help.
2120                                  */
2121                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2122                                         goto nopage;
2123                                 /*
2124                                  * The oom killer is not called for lowmem
2125                                  * allocations to prevent needlessly killing
2126                                  * innocent tasks.
2127                                  */
2128                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2129                                         goto nopage;
2130                         }
2131
2132                         goto restart;
2133                 }
2134         }
2135
2136         /* Check if we should retry the allocation */
2137         pages_reclaimed += did_some_progress;
2138         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2139                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2140                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2141                 goto rebalance;
2142         } else {
2143                 /*
2144                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2145                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2146                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2147                  */
2148                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2149                                         zonelist, high_zoneidx,
2150                                         nodemask,
2151                                         alloc_flags, preferred_zone,
2152                                         migratetype, &did_some_progress,
2153                                         sync_migration);
2154                 if (page)
2155                         goto got_pg;
2156         }
2157
2158 nopage:
2159         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2160                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
2161                         " order:%d, mode:0x%x\n",
2162                         current->comm, order, gfp_mask);
2163                 dump_stack();
2164                 show_mem();
2165         }
2166         return page;
2167 got_pg:
2168         if (kmemcheck_enabled)
2169                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2170         return page;
2171
2172 }
2173
2174 /*
2175  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2176  */
2177 struct page *
2178 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2179                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2180 {
2181         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2182         struct zone *preferred_zone;
2183         struct page *page;
2184         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2185
2186         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2187
2188         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2189
2190         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2191
2192         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2193                 return NULL;
2194
2195         /*
2196          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2197          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2198          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2199          */
2200         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2201                 return NULL;
2202
2203         get_mems_allowed();
2204         /* The preferred zone is used for statistics later */
2205         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2206                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2207                                 &preferred_zone);
2208         if (!preferred_zone) {
2209                 put_mems_allowed();
2210                 return NULL;
2211         }
2212
2213         /* First allocation attempt */
2214         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2215                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2216                         preferred_zone, migratetype);
2217         if (unlikely(!page))
2218                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2219                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2220                                 preferred_zone, migratetype);
2221         put_mems_allowed();
2222
2223         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2224         return page;
2225 }
2226 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2227
2228 /*
2229  * Common helper functions.
2230  */
2231 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2232 {
2233         struct page *page;
2234
2235         /*
2236          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2237          * a highmem page
2238          */
2239         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2240
2241         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2242         if (!page)
2243                 return 0;
2244         return (unsigned long) page_address(page);
2245 }
2246 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2247
2248 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2249 {
2250         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2251 }
2252 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2253
2254 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2255 {
2256         int i = pagevec_count(pvec);
2257
2258         while (--i >= 0) {
2259                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2260                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2261         }
2262 }
2263
2264 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2265 {
2266         if (put_page_testzero(page)) {
2267                 if (order == 0)
2268                         free_hot_cold_page(page, 0);
2269                 else
2270                         __free_pages_ok(page, order);
2271         }
2272 }
2273
2274 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2275
2276 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2277 {
2278         if (addr != 0) {
2279                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2280                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2281         }
2282 }
2283
2284 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2285
2286 /**
2287  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2288  * @size: the number of bytes to allocate
2289  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2290  *
2291  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2292  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2293  * allocate memory in power-of-two pages.
2294  *
2295  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2296  *
2297  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2298  */
2299 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2300 {
2301         unsigned int order = get_order(size);
2302         unsigned long addr;
2303
2304         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2305         if (addr) {
2306                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2307                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2308
2309                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2310                 while (used < alloc_end) {
2311                         free_page(used);
2312                         used += PAGE_SIZE;
2313                 }
2314         }
2315
2316         return (void *)addr;
2317 }
2318 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2319
2320 /**
2321  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2322  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2323  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2324  *
2325  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2326  */
2327 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2328 {
2329         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2330         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2331
2332         while (addr < end) {
2333                 free_page(addr);
2334                 addr += PAGE_SIZE;
2335         }
2336 }
2337 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2338
2339 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2340 {
2341         struct zoneref *z;
2342         struct zone *zone;
2343
2344         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2345         unsigned int sum = 0;
2346
2347         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2348
2349         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2350                 unsigned long size = zone->present_pages;
2351                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2352                 if (size > high)
2353                         sum += size - high;
2354         }
2355
2356         return sum;
2357 }
2358
2359 /*
2360  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2361  */
2362 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2363 {
2364         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2365 }
2366 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2367
2368 /*
2369  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2370  */
2371 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2372 {
2373         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2374 }
2375
2376 static inline void show_node(struct zone *zone)
2377 {
2378         if (NUMA_BUILD)
2379                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2380 }
2381
2382 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2383 {
2384         val->totalram = totalram_pages;
2385         val->sharedram = 0;
2386         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2387         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2388         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2389         val->freehigh = nr_free_highpages();
2390         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2391 }
2392
2393 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2394
2395 #ifdef CONFIG_NUMA
2396 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2397 {
2398         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2399
2400         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2401         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2402 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2403         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2404         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2405                         NR_FREE_PAGES);
2406 #else
2407         val->totalhigh = 0;
2408         val->freehigh = 0;
2409 #endif
2410         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2411 }
2412 #endif
2413
2414 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2415
2416 /*
2417  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2418  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2419  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2420  */
2421 void show_free_areas(void)
2422 {
2423         int cpu;
2424         struct zone *zone;
2425
2426         for_each_populated_zone(zone) {
2427                 show_node(zone);
2428                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2429
2430                 for_each_online_cpu(cpu) {
2431                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2432
2433                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2434
2435                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2436                                cpu, pageset->pcp.high,
2437                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2438                 }
2439         }
2440
2441         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2442                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2443                 " unevictable:%lu"
2444                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2445                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2446                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2447                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2448                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2449                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2450                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2451                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2452                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2453                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2454                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2455                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2456                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2457                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2458                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2459                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2460                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2461                 global_page_state(NR_SHMEM),
2462                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2463                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2464
2465         for_each_populated_zone(zone) {
2466                 int i;
2467
2468                 show_node(zone);
2469                 printk("%s"
2470                         " free:%lukB"
2471                         " min:%lukB"
2472                         " low:%lukB"
2473                         " high:%lukB"
2474                         " active_anon:%lukB"
2475                         " inactive_anon:%lukB"
2476                         " active_file:%lukB"
2477                         " inactive_file:%lukB"
2478                         " unevictable:%lukB"
2479                         " isolated(anon):%lukB"
2480                         " isolated(file):%lukB"
2481                         " present:%lukB"
2482                         " mlocked:%lukB"
2483                         " dirty:%lukB"
2484                         " writeback:%lukB"
2485                         " mapped:%lukB"
2486                         " shmem:%lukB"
2487                         " slab_reclaimable:%lukB"
2488                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2489                         " kernel_stack:%lukB"
2490                         " pagetables:%lukB"
2491                         " unstable:%lukB"
2492                         " bounce:%lukB"
2493                         " writeback_tmp:%lukB"
2494                         " pages_scanned:%lu"
2495                         " all_unreclaimable? %s"
2496                         "\n",
2497                         zone->name,
2498                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2499                         K(min_wmark_pages(zone)),
2500                         K(low_wmark_pages(zone)),
2501                         K(high_wmark_pages(zone)),
2502                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2503                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2504                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2505                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2506                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2507                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2508                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2509                         K(zone->present_pages),
2510                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2511                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2512                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2513                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2514                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2515                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2516                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2517                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2518                                 THREAD_SIZE / 1024,
2519                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2520                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2521                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2522                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2523                         zone->pages_scanned,
2524                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2525                         );
2526                 printk("lowmem_reserve[]:");
2527                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2528                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2529                 printk("\n");
2530         }
2531
2532         for_each_populated_zone(zone) {
2533                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2534
2535                 show_node(zone);
2536                 printk("%s: ", zone->name);
2537
2538                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2539                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2540                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2541                         total += nr[order] << order;
2542                 }
2543                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2544                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2545                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2546                 printk("= %lukB\n", K(total));
2547         }
2548
2549         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2550
2551         show_swap_cache_info();
2552 }
2553
2554 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2555 {
2556         zoneref->zone = zone;
2557         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2558 }
2559
2560 /*
2561  * Builds allocation fallback zone lists.
2562  *
2563  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2564  */
2565 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2566                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2567 {
2568         struct zone *zone;
2569
2570         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2571         zone_type++;
2572
2573         do {
2574                 zone_type--;
2575                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2576                 if (populated_zone(zone)) {
2577                         zoneref_set_zone(zone,
2578                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2579                         check_highest_zone(zone_type);
2580                 }
2581
2582         } while (zone_type);
2583         return nr_zones;
2584 }
2585
2586
2587 /*
2588  *  zonelist_order:
2589  *  0 = automatic detection of better ordering.
2590  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2591  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2592  *
2593  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2594  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2595  */
2596 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2597 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2598 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2599
2600 /* zonelist order in the kernel.
2601  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2602  */
2603 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2604 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2605
2606
2607 #ifdef CONFIG_NUMA
2608 /* The value user specified ....changed by config */
2609 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2610 /* string for sysctl */
2611 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2612 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2613
2614 /*
2615  * interface for configure zonelist ordering.
2616  * command line option "numa_zonelist_order"
2617  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2618  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2619  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2620  */
2621
2622 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2623 {
2624         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2625                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2626         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2627                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2628         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2629                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2630         } else {
2631                 printk(KERN_WARNING
2632                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2633                         "%s\n", s);
2634                 return -EINVAL;
2635         }
2636         return 0;
2637 }
2638
2639 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2640 {
2641         int ret;
2642
2643         if (!s)
2644                 return 0;
2645
2646         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2647         if (ret == 0)
2648                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2649
2650         return ret;
2651 }
2652 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2653
2654 /*
2655  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2656  */
2657 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2658                 void __user *buffer, size_t *length,
2659                 loff_t *ppos)
2660 {
2661         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2662         int ret;
2663         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2664
2665         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2666         if (write)
2667                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2668         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2669         if (ret)
2670                 goto out;
2671         if (write) {
2672                 int oldval = user_zonelist_order;
2673                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2674                         /*
2675                          * bogus value.  restore saved string
2676                          */
2677                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2678                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2679                         user_zonelist_order = oldval;
2680                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2681                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2682                         build_all_zonelists(NULL);
2683                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2684                 }
2685         }
2686 out:
2687         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2688         return ret;
2689 }
2690
2691
2692 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2693 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2694
2695 /**
2696  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2697  * @node: node whose fallback list we're appending
2698  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2699  *
2700  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2701  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2702  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2703  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2704  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2705  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2706  * on them otherwise.
2707  * It returns -1 if no node is found.
2708  */
2709 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2710 {
2711         int n, val;
2712         int min_val = INT_MAX;
2713         int best_node = -1;
2714         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2715
2716         /* Use the local node if we haven't already */
2717         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2718                 node_set(node, *used_node_mask);
2719                 return node;
2720         }
2721
2722         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2723
2724                 /* Don't want a node to appear more than once */
2725                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2726                         continue;
2727
2728                 /* Use the distance array to find the distance */
2729                 val = node_distance(node, n);
2730
2731                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2732                 val += (n < node);
2733
2734                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2735                 tmp = cpumask_of_node(n);
2736                 if (!cpumask_empty(tmp))
2737                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2738
2739                 /* Slight preference for less loaded node */
2740                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2741                 val += node_load[n];
2742
2743                 if (val < min_val) {
2744                         min_val = val;
2745                         best_node = n;
2746                 }
2747         }
2748
2749         if (best_node >= 0)
2750                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2751
2752         return best_node;
2753 }
2754
2755
2756 /*
2757  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2758  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2759  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2760  */
2761 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2762 {
2763         int j;
2764         struct zonelist *zonelist;
2765
2766         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2767         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2768                 ;
2769         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2770                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2771         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2772         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2773 }
2774
2775 /*
2776  * Build gfp_thisnode zonelists
2777  */
2778 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2779 {
2780         int j;
2781         struct zonelist *zonelist;
2782
2783         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2784         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2785         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2786         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2787 }
2788
2789 /*
2790  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2791  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2792  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2793  * may still exist in local DMA zone.
2794  */
2795 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2796
2797 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2798 {
2799         int pos, j, node;
2800         int zone_type;          /* needs to be signed */
2801         struct zone *z;
2802         struct zonelist *zonelist;
2803
2804         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2805         pos = 0;
2806         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2807                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2808                         node = node_order[j];
2809                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2810                         if (populated_zone(z)) {
2811                                 zoneref_set_zone(z,
2812                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2813                                 check_highest_zone(zone_type);
2814                         }
2815                 }
2816         }
2817         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2818         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2819 }
2820
2821 static int default_zonelist_order(void)
2822 {
2823         int nid, zone_type;
2824         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2825         struct zone *z;
2826         int average_size;
2827         /*
2828          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2829          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2830          * into OOM very easily.
2831          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2832          */
2833         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2834         low_kmem_size = 0;
2835         total_size = 0;
2836         for_each_online_node(nid) {
2837                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2838                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2839                         if (populated_zone(z)) {
2840                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2841                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2842                                 total_size += z->present_pages;
2843                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2844                                 /*
2845                                  * If any node has only lowmem, then node order
2846                                  * is preferred to allow kernel allocations
2847                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2848                                  * on other nodes when there is an abundance of
2849                                  * lowmem available to allocate from.
2850                                  */
2851                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2852                         }
2853                 }
2854         }
2855         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2856             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2857                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2858         /*
2859          * look into each node's config.
2860          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2861          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2862          */
2863         average_size = total_size /
2864                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2865         for_each_online_node(nid) {
2866                 low_kmem_size = 0;
2867                 total_size = 0;
2868                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2869                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2870                         if (populated_zone(z)) {
2871                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2872                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2873                                 total_size += z->present_pages;
2874                         }
2875                 }
2876                 if (low_kmem_size &&
2877                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2878                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2879                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2880         }
2881         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2882 }
2883
2884 static void set_zonelist_order(void)
2885 {
2886         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2887                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2888         else
2889                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2890 }
2891
2892 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2893 {
2894         int j, node, load;
2895         enum zone_type i;
2896         nodemask_t used_mask;
2897         int local_node, prev_node;
2898         struct zonelist *zonelist;
2899         int order = current_zonelist_order;
2900
2901         /* initialize zonelists */
2902         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2903                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2904                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2905                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2906         }
2907
2908         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2909         local_node = pgdat->node_id;
2910         load = nr_online_nodes;
2911         prev_node = local_node;
2912         nodes_clear(used_mask);
2913
2914         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2915         j = 0;
2916
2917         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2918                 int distance = node_distance(local_node, node);
2919
2920                 /*
2921                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2922                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2923                  */
2924                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2925                         zone_reclaim_mode = 1;
2926
2927                 /*
2928                  * We don't want to pressure a particular node.
2929                  * So adding penalty to the first node in same
2930                  * distance group to make it round-robin.
2931                  */
2932                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2933                         node_load[node] = load;
2934
2935                 prev_node = node;
2936                 load--;
2937                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2938                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2939                 else
2940                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2941         }
2942
2943         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2944                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2945                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2946         }
2947
2948         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2949 }
2950
2951 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2952 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2953 {
2954         struct zonelist *zonelist;
2955         struct zonelist_cache *zlc;
2956         struct zoneref *z;
2957
2958         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2959         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2960         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2961         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2962                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2963 }
2964
2965 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
2966 /*
2967  * Return node id of node used for "local" allocations.
2968  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
2969  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
2970  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
2971  */
2972 int local_memory_node(int node)
2973 {
2974         struct zone *zone;
2975
2976         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
2977                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
2978                                    NULL,
2979                                    &zone);
2980         return zone->node;
2981 }
2982 #endif
2983
2984 #else   /* CONFIG_NUMA */
2985
2986 static void set_zonelist_order(void)
2987 {
2988         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2989 }
2990
2991 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2992 {
2993         int node, local_node;
2994         enum zone_type j;
2995         struct zonelist *zonelist;
2996
2997         local_node = pgdat->node_id;
2998
2999         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3000         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3001
3002         /*
3003          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3004          * of all the other nodes.
3005          * We don't want to pressure a particular node, so when
3006          * building the zones for node N, we make sure that the
3007          * zones coming right after the local ones are those from
3008          * node N+1 (modulo N)
3009          */
3010         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3011                 if (!node_online(node))
3012                         continue;
3013                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3014                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3015         }
3016         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3017                 if (!node_online(node))
3018                         continue;
3019                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3020                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3021         }
3022
3023         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3024         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3025 }
3026
3027 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3028 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3029 {
3030         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3031 }
3032
3033 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3034
3035 /*
3036  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3037  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3038  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3039  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3040  * with interrupts disabled.
3041  *
3042  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3043  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3044  * hotplugged processors.
3045  *
3046  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3047  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3048  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3049  */
3050 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3051 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3052 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3053
3054 /*
3055  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3056  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3057  */
3058 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3059
3060 /* return values int ....just for stop_machine() */
3061 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3062 {
3063         int nid;
3064         int cpu;
3065
3066 #ifdef CONFIG_NUMA
3067         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3068 #endif
3069         for_each_online_node(nid) {
3070                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3071
3072                 build_zonelists(pgdat);
3073                 build_zonelist_cache(pgdat);
3074         }
3075
3076         /*
3077          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3078          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3079          * each zone will be allocated later when the per cpu
3080          * allocator is available.
3081          *
3082          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3083          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3084          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3085          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3086          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3087          * (a chicken-egg dilemma).
3088          */
3089         for_each_possible_cpu(cpu) {
3090                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3091
3092 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3093                 /*
3094                  * We now know the "local memory node" for each node--
3095                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3096                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3097                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3098                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3099                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3100                  */
3101                 if (cpu_online(cpu))
3102                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3103 #endif
3104         }
3105
3106         return 0;
3107 }
3108
3109 /*
3110  * Called with zonelists_mutex held always
3111  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3112  */
3113 void build_all_zonelists(void *data)
3114 {
3115         set_zonelist_order();
3116
3117         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3118                 __build_all_zonelists(NULL);
3119                 mminit_verify_zonelist();
3120                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3121         } else {
3122                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3123                    of zonelist */
3124 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3125                 if (data)
3126                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3127 #endif
3128                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3129                 /* cpuset refresh routine should be here */
3130         }
3131         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3132         /*
3133          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3134          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3135          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3136          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3137          * disabled and enable it later
3138          */
3139         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3140                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3141         else
3142                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3143
3144         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3145                 "Total pages: %ld\n",
3146                         nr_online_nodes,
3147                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3148                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3149                         vm_total_pages);
3150 #ifdef CONFIG_NUMA
3151         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3152 #endif
3153 }
3154
3155 /*
3156  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3157  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3158  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3159  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3160  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3161  * conservative, even though it seems large.
3162  *
3163  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3164  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3165  */
3166 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3167
3168 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3169 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3170 {
3171         unsigned long size = 1;
3172
3173         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3174
3175         while (size < pages)
3176                 size <<= 1;
3177
3178         /*
3179          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3180          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3181          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3182          */
3183         size = min(size, 4096UL);
3184
3185         return max(size, 4UL);
3186 }
3187 #else
3188 /*
3189  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3190  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3191  *
3192  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3193  *
3194  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3195  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3196  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3197  *
3198  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3199  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3200  *
3201  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3202  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3203  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3204  */
3205 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3206 {
3207         return 4096UL;
3208 }
3209 #endif
3210
3211 /*
3212  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3213  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3214  * hash function before the remainder is taken.
3215  */
3216 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3217 {
3218         return ffz(~size);
3219 }
3220
3221 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3222
3223 /*
3224  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3225  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3226  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3227  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3228  * blocks as reclaim kicks in
3229  */
3230 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3231 {
3232         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3233         struct page *page;
3234         unsigned long block_migratetype;
3235         int reserve;
3236
3237         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3238         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3239         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3240         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3241                                                         pageblock_order;
3242
3243         /*
3244          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3245          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3246          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3247          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3248          * future allocation of hugepages at runtime.
3249          */
3250         reserve = min(2, reserve);
3251
3252         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3253                 if (!pfn_valid(pfn))
3254                         continue;
3255                 page = pfn_to_page(pfn);
3256
3257                 /* Watch out for overlapping nodes */
3258                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3259                         continue;
3260
3261                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3262                 if (PageReserved(page))
3263                         continue;
3264
3265                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3266
3267                 /* If this block is reserved, account for it */
3268                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3269                         reserve--;
3270                         continue;
3271                 }
3272
3273                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3274                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3275                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3276                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3277                         reserve--;
3278                         continue;
3279                 }
3280
3281                 /*
3282                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3283                  * take it back
3284                  */
3285                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3286                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3287                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3288                 }
3289         }
3290 }
3291
3292 /*
3293  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3294  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3295  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3296  */
3297 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3298                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3299 {
3300         struct page *page;
3301         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3302         unsigned long pfn;
3303         struct zone *z;
3304
3305         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3306                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3307
3308         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3309         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3310                 /*
3311                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3312                  * handed to this function.  They do not
3313                  * exist on hotplugged memory.
3314                  */
3315                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3316                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3317                                 continue;
3318                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3319                                 continue;
3320                 }
3321                 page = pfn_to_page(pfn);
3322                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3323                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3324                 init_page_count(page);
3325                 reset_page_mapcount(page);
3326                 SetPageReserved(page);
3327                 /*
3328                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3329                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3330                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3331                  * the address space during boot when many long-lived
3332                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3333                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3334                  * setup_zone_migrate_reserve()
3335                  *
3336                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3337                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3338                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3339                  * pfn out of zone.
3340                  */
3341                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3342                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3343                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3344                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3345
3346                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3347 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3348                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3349                 if (!is_highmem_idx(zone))
3350                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3351 #endif
3352         }
3353 }
3354
3355 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3356 {
3357         int order, t;
3358         for_each_migratetype_order(order, t) {
3359                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3360                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3361         }
3362 }
3363
3364 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3365 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3366         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3367 #endif
3368
3369 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3370 {
3371 #ifdef CONFIG_MMU
3372         int batch;
3373
3374         /*
3375          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3376          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3377          *
3378          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3379          */
3380         batch = zone->present_pages / 1024;
3381         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3382                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3383         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3384         if (batch < 1)
3385                 batch = 1;
3386
3387         /*
3388          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3389          * of 2 value was found to be more likely to have
3390          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3391          *
3392          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3393          * batches of pages, one task can end up with a lot
3394          * of pages of one half of the possible page colors
3395          * and the other with pages of the other colors.
3396          */
3397         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3398
3399         return batch;
3400
3401 #else
3402         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3403          * conditions.
3404          *
3405          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3406          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3407          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3408          *
3409          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3410          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3411          * can be a significant delay between the individual batches being
3412          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3413          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3414          */
3415         return 0;
3416 #endif
3417 }
3418
3419 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3420 {
3421         struct per_cpu_pages *pcp;
3422         int migratetype;
3423
3424         memset(p, 0, sizeof(*p));
3425
3426         pcp = &p->pcp;
3427         pcp->count = 0;
3428         pcp->high = 6 * batch;
3429         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3430         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3431                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3432 }
3433
3434 /*
3435  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3436  * to the value high for the pageset p.
3437  */
3438
3439 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3440                                 unsigned long high)
3441 {
3442         struct per_cpu_pages *pcp;
3443
3444         pcp = &p->pcp;
3445         pcp->high = high;
3446         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3447         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3448                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3449 }
3450
3451 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3452 {
3453         int cpu;
3454
3455         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3456
3457         for_each_possible_cpu(cpu) {
3458                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3459
3460                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3461
3462                 if (percpu_pagelist_fraction)
3463                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3464                                 (zone->present_pages /
3465                                         percpu_pagelist_fraction));
3466         }
3467 }
3468
3469 /*
3470  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3471  * Before this call only boot pagesets were available.
3472  */
3473 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3474 {
3475         struct zone *zone;
3476
3477         for_each_populated_zone(zone)
3478                 setup_zone_pageset(zone);
3479 }
3480
3481 static noinline __init_refok
3482 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3483 {
3484         int i;
3485         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3486         size_t alloc_size;
3487
3488         /*
3489          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3490          * per zone.
3491          */
3492         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3493                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3494         zone->wait_table_bits =
3495                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3496         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3497                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3498
3499         if (!slab_is_available()) {
3500                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3501                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3502         } else {
3503                 /*
3504                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3505                  * via memory hot-add.
3506                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3507                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3508                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3509                  * node itself as well.
3510                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3511                  * necessary.
3512                  */
3513                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3514         }
3515         if (!zone->wait_table)
3516                 return -ENOMEM;
3517
3518         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3519                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3520
3521         return 0;
3522 }
3523
3524 static int __zone_pcp_update(void *data)
3525 {
3526         struct zone *zone = data;
3527         int cpu;
3528         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3529
3530         for_each_possible_cpu(cpu) {
3531                 struct per_cpu_pageset *pset;
3532                 struct per_cpu_pages *pcp;
3533
3534                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3535                 pcp = &pset->pcp;
3536
3537                 local_irq_save(flags);
3538                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3539                 setup_pageset(pset, batch);
3540                 local_irq_restore(flags);
3541         }
3542         return 0;
3543 }
3544
3545 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3546 {
3547         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3548 }
3549
3550 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3551 {
3552         /*
3553          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3554          * relies on the ability of the linker to provide the
3555          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3556          */
3557         zone->pageset = &boot_pageset;
3558
3559         if (zone->present_pages)
3560                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3561                         zone->name, zone->present_pages,
3562                                          zone_batchsize(zone));
3563 }
3564
3565 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3566                                         unsigned long zone_start_pfn,
3567                                         unsigned long size,
3568                                         enum memmap_context context)
3569 {
3570         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3571         int ret;
3572         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3573         if (ret)
3574                 return ret;
3575         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3576
3577         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3578
3579         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3580                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3581                         pgdat->node_id,
3582                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3583                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3584
3585         zone_init_free_lists(zone);
3586
3587         return 0;
3588 }
3589
3590 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3591 /*
3592  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3593  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3594  */
3595 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3596 {
3597         int i;
3598
3599         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3600                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3601                         return i;
3602
3603         return -1;
3604 }
3605
3606 /*
3607  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3608  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3609  */
3610 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3611 {
3612         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3613                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3614                         return index;
3615
3616         return -1;
3617 }
3618
3619 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3620 /*
3621  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3622  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3623  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3624  * alternative
3625  */
3626 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3627 {
3628         int i;
3629
3630         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3631                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3632                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3633
3634                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3635                         return early_node_map[i].nid;
3636         }
3637         /* This is a memory hole */
3638         return -1;
3639 }
3640 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3641
3642 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3643 {
3644         int nid;
3645
3646         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3647         if (nid >= 0)
3648                 return nid;
3649         /* just returns 0 */
3650         return 0;
3651 }
3652
3653 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3654 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3655 {
3656         int nid;
3657
3658         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3659         if (nid >= 0 && nid != node)
3660                 return false;
3661         return true;
3662 }
3663 #endif
3664
3665 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3666 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3667         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3668                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3669
3670 /**
3671  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3672  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3673  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3674  *
3675  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3676  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3677  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3678  */
3679 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3680                                                 unsigned long max_low_pfn)
3681 {
3682         int i;
3683
3684         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3685                 unsigned long size_pages = 0;
3686                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3687
3688                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3689                         continue;
3690
3691                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3692                         end_pfn = max_low_pfn;
3693
3694                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3695                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3696                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3697                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3698         }
3699 }
3700
3701 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3702 /*
3703  * Basic iterator support. Return the last range of PFNs for a node
3704  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns last region regardless of node
3705  */
3706 static int __meminit last_active_region_index_in_nid(int nid)
3707 {
3708         int i;
3709
3710         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i >= 0; i--)
3711                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3712                         return i;
3713
3714         return -1;
3715 }
3716
3717 /*
3718  * Basic iterator support. Return the previous active range of PFNs for a node
3719  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3720  */
3721 static int __meminit previous_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3722 {
3723         for (index = index - 1; index >= 0; index--)
3724                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3725                         return index;
3726
3727         return -1;
3728 }
3729
3730 #define for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) \
3731         for (i = last_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3732                                 i = previous_active_region_index_in_nid(i, nid))
3733
3734 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3735                                         u64 goal, u64 limit)
3736 {
3737         int i;
3738
3739         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3740         for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) {
3741                 u64 addr;
3742                 u64 ei_start, ei_last;
3743                 u64 final_start, final_end;
3744
3745                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3746                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3747                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3748                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3749
3750                 final_start = max(ei_start, goal);
3751                 final_end = min(ei_last, limit);
3752
3753                 if (final_start >= final_end)
3754                         continue;
3755
3756                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3757
3758                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3759                         continue;
3760
3761                 return addr;
3762         }
3763
3764         return MEMBLOCK_ERROR;
3765 }
3766 #endif
3767
3768 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3769                                    int nr_range, int nid)
3770 {
3771         int i;
3772         u64 start, end;
3773
3774         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3775         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3776                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3777                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3778                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3779         }
3780         return nr_range;
3781 }
3782
3783 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3784 {
3785         int i;
3786         int ret;
3787
3788         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3789                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3790                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3791                 if (ret)
3792                         break;
3793         }
3794 }
3795 /**
3796  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3797  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3798  *
3799  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3800  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3801  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3802  */
3803 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3804 {
3805         int i;
3806
3807         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3808                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3809                                 early_node_map[i].start_pfn,
3810                                 early_node_map[i].end_pfn);
3811 }
3812
3813 /**
3814  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3815  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3816  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3817  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3818  *
3819  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3820  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3821  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3822  * PFNs will be 0.
3823  */
3824 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3825                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3826 {
3827         int i;
3828         *start_pfn = -1UL;
3829         *end_pfn = 0;
3830
3831         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3832                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3833                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3834         }
3835
3836         if (*start_pfn == -1UL)
3837                 *start_pfn = 0;
3838 }
3839
3840 /*
3841  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3842  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3843  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3844  */
3845 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3846 {
3847         int zone_index;
3848         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3849                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3850                         continue;
3851
3852                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3853                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3854                         break;
3855         }
3856
3857         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3858         movable_zone = zone_index;
3859 }
3860
3861 /*
3862  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3863  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3864  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3865  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3866  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3867  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3868  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3869  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3870  */
3871 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3872                                         unsigned long zone_type,
3873                                         unsigned long node_start_pfn,
3874                                         unsigned long node_end_pfn,
3875                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3876                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3877 {
3878         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3879         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3880                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3881                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3882                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3883                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3884                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3885
3886                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3887                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3888                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3889                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3890
3891                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3892                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3893                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3894         }
3895 }
3896
3897 /*
3898  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3899  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3900  */
3901 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3902                                         unsigned long zone_type,
3903                                         unsigned long *ignored)
3904 {
3905         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3906         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3907
3908         /* Get the start and end of the node and zone */
3909         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3910         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3911         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3912         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3913                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3914                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3915
3916         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3917         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3918                 return 0;
3919
3920         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3921         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3922         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3923
3924         /* Return the spanned pages */
3925         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3926 }
3927
3928 /*
3929  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3930  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3931  */
3932 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3933                                 unsigned long range_start_pfn,
3934                                 unsigned long range_end_pfn)
3935 {
3936         int i = 0;
3937         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3938         unsigned long start_pfn;
3939
3940         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3941         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3942         if (i == -1)
3943                 return 0;
3944
3945         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3946
3947         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3948         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3949                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3950
3951         /* Find all holes for the zone within the node */
3952         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3953
3954                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3955                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3956                         break;
3957
3958                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3959                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3960                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3961
3962                 /* Update the hole size cound and move on */
3963                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3964                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3965                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3966                 }
3967                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3968         }
3969
3970         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3971         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3972                 hole_pages += range_end_pfn -
3973                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3974
3975         return hole_pages;
3976 }
3977
3978 /**
3979  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3980  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3981  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3982  *
3983  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3984  */
3985 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3986                                                         unsigned long end_pfn)
3987 {
3988         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3989 }
3990
3991 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3992 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3993                                         unsigned long zone_type,
3994                                         unsigned long *ignored)
3995 {
3996         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3997         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3998
3999         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4000         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
4001                                                         node_start_pfn);
4002         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
4003                                                         node_end_pfn);
4004
4005         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4006                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4007                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4008         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4009 }
4010
4011 #else
4012 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4013                                         unsigned long zone_type,
4014                                         unsigned long *zones_size)
4015 {
4016         return zones_size[zone_type];
4017 }
4018
4019 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4020                                                 unsigned long zone_type,
4021                                                 unsigned long *zholes_size)
4022 {
4023         if (!zholes_size)
4024                 return 0;
4025
4026         return zholes_size[zone_type];
4027 }
4028
4029 #endif
4030
4031 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4032                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4033 {
4034         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4035         enum zone_type i;
4036
4037         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4038                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4039                                                                 zones_size);
4040         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4041
4042         realtotalpages = totalpages;
4043         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4044                 realtotalpages -=
4045                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4046                                                                 zholes_size);
4047         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4048         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4049                                                         realtotalpages);
4050 }
4051
4052 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4053 /*
4054  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4055  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4056  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4057  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4058  * bytes.
4059  */
4060 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4061 {
4062         unsigned long usemapsize;
4063
4064         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4065         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4066         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4067         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4068
4069         return usemapsize / 8;
4070 }
4071
4072 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4073                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4074 {
4075         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4076         zone->pageblock_flags = NULL;
4077         if (usemapsize)
4078                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
4079 }
4080 #else
4081 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4082                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4083 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4084
4085 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4086
4087 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4088 static inline int pageblock_default_order(void)
4089 {
4090         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4091                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4092
4093         return MAX_ORDER-1;
4094 }
4095
4096 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4097 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4098 {
4099         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4100         if (pageblock_order)
4101                 return;
4102
4103         /*
4104          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4105          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4106          */
4107         pageblock_order = order;
4108 }
4109 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4110
4111 /*
4112  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4113  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4114  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4115  * pageblock_order based on the kernel config
4116  */
4117 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4118 {
4119         return MAX_ORDER-1;
4120 }
4121 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4122
4123 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4124
4125 /*
4126  * Set up the zone data structures:
4127  *   - mark all pages reserved
4128  *   - mark all memory queues empty
4129  *   - clear the memory bitmaps
4130  */
4131 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4132                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4133 {
4134         enum zone_type j;
4135         int nid = pgdat->node_id;
4136         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4137         int ret;
4138
4139         pgdat_resize_init(pgdat);
4140         pgdat->nr_zones = 0;
4141         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4142         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4143         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4144         
4145         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4146                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4147                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4148                 enum lru_list l;
4149
4150                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4151                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4152                                                                 zholes_size);
4153
4154                 /*
4155                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4156                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4157                  * and per-cpu initialisations
4158                  */
4159                 memmap_pages =
4160                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4161                 if (realsize >= memmap_pages) {
4162                         realsize -= memmap_pages;
4163                         if (memmap_pages)
4164                                 printk(KERN_DEBUG
4165                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4166                                        zone_names[j], memmap_pages);
4167                 } else
4168                         printk(KERN_WARNING
4169                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4170                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4171
4172                 /* Account for reserved pages */
4173                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4174                         realsize -= dma_reserve;
4175                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4176                                         zone_names[0], dma_reserve);
4177                 }
4178
4179                 if (!is_highmem_idx(j))
4180                         nr_kernel_pages += realsize;
4181                 nr_all_pages += realsize;
4182
4183                 zone->spanned_pages = size;
4184                 zone->present_pages = realsize;
4185 #ifdef CONFIG_NUMA
4186                 zone->node = nid;
4187                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4188                                                 / 100;
4189                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4190 #endif
4191                 zone->name = zone_names[j];
4192                 spin_lock_init(&zone->lock);
4193                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4194                 zone_seqlock_init(zone);
4195                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4196
4197                 zone_pcp_init(zone);
4198                 for_each_lru(l) {
4199                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4200                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4201                 }
4202                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4203                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4204                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4205                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4206                 zap_zone_vm_stats(zone);
4207                 zone->flags = 0;
4208                 if (!size)
4209                         continue;
4210
4211                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4212                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4213                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4214                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4215                 BUG_ON(ret);
4216                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4217                 zone_start_pfn += size;
4218         }
4219 }
4220
4221 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4222 {
4223         /* Skip empty nodes */
4224         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4225                 return;
4226
4227 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4228         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4229         if (!pgdat->node_mem_map) {
4230                 unsigned long size, start, end;
4231                 struct page *map;
4232
4233                 /*
4234                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4235                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4236                  * for the buddy allocator to function correctly.
4237                  */
4238                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4239                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4240                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4241                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4242                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4243                 if (!map)
4244                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
4245                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4246         }
4247 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4248         /*
4249          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4250          */
4251         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4252                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4253 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4254                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4255                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4256 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4257         }
4258 #endif
4259 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4260 }
4261
4262 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4263                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4264 {
4265         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4266
4267         pgdat->node_id = nid;
4268         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4269         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4270
4271         alloc_node_mem_map(pgdat);
4272 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4273         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4274                 nid, (unsigned long)pgdat,
4275                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4276 #endif
4277
4278         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4279 }
4280
4281 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4282
4283 #if MAX_NUMNODES > 1
4284 /*
4285  * Figure out the number of possible node ids.
4286  */
4287 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4288 {
4289         unsigned int node;
4290         unsigned int highest = 0;
4291
4292         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4293                 highest = node;
4294         nr_node_ids = highest + 1;
4295 }
4296 #else
4297 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4298 {
4299 }
4300 #endif
4301
4302 /**
4303  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4304  * @nid: The node ID the range resides on
4305  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4306  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4307  *
4308  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4309  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4310  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4311  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4312  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4313  */
4314 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4315                                                 unsigned long end_pfn)
4316 {
4317         int i;
4318
4319         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4320                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4321                         "%d entries of %d used\n",
4322                         nid, start_pfn, end_pfn,
4323                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4324
4325         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4326
4327         /* Merge with existing active regions if possible */
4328         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4329                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4330                         continue;
4331
4332                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4333                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4334                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4335                         return;
4336
4337                 /* Merge forward if suitable */
4338                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4339                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4340                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4341                         return;
4342                 }
4343
4344                 /* Merge backward if suitable */
4345                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4346                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4347                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4348                         return;
4349                 }
4350         }
4351
4352         /* Check that early_node_map is large enough */
4353         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4354                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4355                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4356                 return;
4357         }
4358
4359         early_node_map[i].nid = nid;
4360         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4361         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4362         nr_nodemap_entries = i + 1;
4363 }
4364
4365 /**
4366  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4367  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4368  * @start_pfn: The new PFN of the range
4369  * @end_pfn: The new PFN of the range
4370  *
4371  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4372  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4373  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4374  * range.
4375  */
4376 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4377                                 unsigned long end_pfn)
4378 {
4379         int i, j;
4380         int removed = 0;
4381
4382         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4383                           nid, start_pfn, end_pfn);
4384
4385         /* Find the old active region end and shrink */
4386         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4387                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4388                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4389                         /* clear it */
4390                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4391                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4392                         removed = 1;
4393                         continue;
4394                 }
4395                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4396                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4397                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4398                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4399                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4400                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4401                         continue;
4402                 }
4403                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4404                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4405                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4406                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4407                         continue;
4408                 }
4409         }
4410
4411         if (!removed)
4412                 return;
4413
4414         /* remove the blank ones */
4415         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4416                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4417                         continue;
4418                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4419                         continue;
4420                 /* we found it, get rid of it */
4421                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4422                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4423                                 sizeof(early_node_map[j]));
4424                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4425                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4426                 nr_nodemap_entries--;
4427         }
4428 }
4429
4430 /**
4431  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4432  *
4433  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4434  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4435  * all currently registered regions.
4436  */
4437 void __init remove_all_active_ranges(void)
4438 {
4439         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4440         nr_nodemap_entries = 0;
4441 }
4442
4443 /* Compare two active node_active_regions */
4444 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4445 {
4446         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4447         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4448
4449         /* Done this way to avoid overflows */
4450         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4451                 return 1;
4452         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4453                 return -1;
4454
4455         return 0;
4456 }
4457
4458 /* sort the node_map by start_pfn */
4459 void __init sort_node_map(void)
4460 {
4461         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4462                         sizeof(struct node_active_region),
4463                         cmp_node_active_region, NULL);
4464 }
4465
4466 /* Find the lowest pfn for a node */
4467 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4468 {
4469         int i;
4470         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4471
4472         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4473         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4474                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4475
4476         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4477                 printk(KERN_WARNING
4478                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4479                 return 0;
4480         }
4481
4482         return min_pfn;
4483 }
4484
4485 /**
4486  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4487  *
4488  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4489  * add_active_range().
4490  */
4491 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4492 {
4493         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4494 }
4495
4496 /*
4497  * early_calculate_totalpages()
4498  * Sum pages in active regions for movable zone.
4499  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4500  */
4501 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4502 {
4503         int i;
4504         unsigned long totalpages = 0;
4505
4506         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4507                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4508                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4509                 totalpages += pages;
4510                 if (pages)
4511                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4512         }
4513         return totalpages;
4514 }
4515
4516 /*
4517  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4518  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4519  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4520  * others
4521  */
4522 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4523 {
4524         int i, nid;
4525         unsigned long usable_startpfn;
4526         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4527         /* save the state before borrow the nodemask */
4528         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4529         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4530         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4531
4532         /*
4533          * If movablecore was specified, calculate what size of
4534          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4535          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4536          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4537          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4538          * what movablecore would have allowed.
4539          */
4540         if (required_movablecore) {
4541                 unsigned long corepages;
4542
4543                 /*
4544                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4545                  * was requested by the user
4546                  */
4547                 required_movablecore =
4548                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4549                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4550
4551                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4552         }
4553
4554         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4555         if (!required_kernelcore)
4556                 goto out;
4557
4558         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4559         find_usable_zone_for_movable();
4560         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4561
4562 restart:
4563         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4564         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4565         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4566                 /*
4567                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4568                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4569                  * amount of memory for the kernel
4570                  */
4571                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4572                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4573
4574                 /*
4575                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4576                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4577                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4578                  */
4579                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4580
4581                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4582                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4583                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4584                         unsigned long size_pages;
4585
4586                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4587                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4588                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4589                         if (start_pfn >= end_pfn)
4590                                 continue;
4591
4592                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4593                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4594                                 unsigned long kernel_pages;
4595                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4596                                                                 - start_pfn;
4597
4598                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4599                                                         kernelcore_remaining);
4600                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4601                                                         required_kernelcore);
4602
4603                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4604                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4605
4606                                         /*
4607                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4608                                          * that if we have to rebalance
4609                                          * kernelcore across nodes, we will
4610                                          * not double account here
4611                                          */
4612                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4613                                         continue;
4614                                 }
4615                                 start_pfn = usable_startpfn;
4616                         }
4617
4618                         /*
4619                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4620                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4621                          * number of pages used as kernelcore
4622                          */
4623                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4624                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4625                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4626                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4627
4628                         /*
4629                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4630                          * break if the kernelcore for this node has been
4631                          * satisified
4632                          */
4633                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4634                                                                 size_pages);
4635                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4636                         if (!kernelcore_remaining)
4637                                 break;
4638                 }
4639         }
4640
4641         /*
4642          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4643          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4644          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4645          * satisified
4646          */
4647         usable_nodes--;
4648         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4649                 goto restart;
4650
4651         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4652         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4653                 zone_movable_pfn[nid] =
4654                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4655
4656 out:
4657         /* restore the node_state */
4658         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4659 }
4660
4661 /* Any regular memory on that node ? */
4662 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4663 {
4664 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4665         enum zone_type zone_type;
4666
4667         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4668                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4669                 if (zone->present_pages)
4670                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4671         }
4672 #endif
4673 }
4674
4675 /**
4676  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4677  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4678  *
4679  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4680  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4681  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4682  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4683  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4684  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4685  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4686  * at arch_max_dma_pfn.
4687  */
4688 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4689 {
4690         unsigned long nid;
4691         int i;
4692
4693         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4694         sort_node_map();
4695
4696         /* Record where the zone boundaries are */
4697         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4698                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4699         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4700                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4701         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4702         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4703         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4704                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4705                         continue;
4706                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4707                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4708                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4709                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4710         }
4711         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4712         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4713
4714         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4715         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4716         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4717
4718         /* Print out the zone ranges */
4719         printk("Zone PFN ranges:\n");
4720         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4721                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4722                         continue;
4723                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4724                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4725                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4726                         printk("empty\n");
4727                 else
4728                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4729                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4730                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4731         }
4732
4733         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4734         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4735         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4736                 if (zone_movable_pfn[i])
4737                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4738         }
4739
4740         /* Print out the early_node_map[] */
4741         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4742         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4743                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4744                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4745                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4746
4747         /* Initialise every node */
4748         mminit_verify_pageflags_layout();
4749         setup_nr_node_ids();
4750         for_each_online_node(nid) {
4751                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4752                 free_area_init_node(nid, NULL,
4753                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4754
4755                 /* Any memory on that node */
4756                 if (pgdat->node_present_pages)
4757                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4758                 check_for_regular_memory(pgdat);
4759         }
4760 }
4761
4762 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4763 {
4764         unsigned long long coremem;
4765         if (!p)
4766                 return -EINVAL;
4767
4768         coremem = memparse(p, &p);
4769         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4770
4771         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4772         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4773
4774         return 0;
4775 }
4776
4777 /*
4778  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4779  * cannot be reclaimed or migrated.
4780  */
4781 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4782 {
4783         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4784 }
4785
4786 /*
4787  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4788  * can be reclaimed or migrated.
4789  */
4790 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4791 {
4792         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4793 }
4794
4795 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4796 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4797
4798 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4799
4800 /**
4801  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4802  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4803  *
4804  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4805  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4806  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4807  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4808  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4809  * smaller per-cpu batchsize.
4810  */
4811 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4812 {
4813         dma_reserve = new_dma_reserve;
4814 }
4815
4816 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4817 {
4818         free_area_init_node(0, zones_size,
4819                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4820 }
4821
4822 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4823                                  unsigned long action, void *hcpu)
4824 {
4825         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4826
4827         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4828                 drain_pages(cpu);
4829
4830                 /*
4831                  * Spill the event counters of the dead processor
4832                  * into the current processors event counters.
4833                  * This artificially elevates the count of the current
4834                  * processor.
4835                  */
4836                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4837
4838                 /*
4839                  * Zero the differential counters of the dead processor
4840                  * so that the vm statistics are consistent.
4841                  *
4842                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4843                  * race with what we are doing.
4844                  */
4845                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4846         }
4847         return NOTIFY_OK;
4848 }
4849
4850 void __init page_alloc_init(void)
4851 {
4852         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4853 }
4854
4855 /*
4856  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4857  *      or min_free_kbytes changes.
4858  */
4859 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4860 {
4861         struct pglist_data *pgdat;
4862         unsigned long reserve_pages = 0;
4863         enum zone_type i, j;
4864
4865         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4866                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4867                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4868                         unsigned long max = 0;
4869
4870                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4871                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4872                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4873                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4874                         }
4875
4876                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4877                         max += high_wmark_pages(zone);
4878
4879                         if (max > zone->present_pages)
4880                                 max = zone->present_pages;
4881                         reserve_pages += max;
4882                 }
4883         }
4884         totalreserve_pages = reserve_pages;
4885 }
4886
4887 /*
4888  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4889  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4890  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4891  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4892  */
4893 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4894 {
4895         struct pglist_data *pgdat;
4896         enum zone_type j, idx;
4897
4898         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4899                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4900                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4901                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4902
4903                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4904
4905                         idx = j;
4906                         while (idx) {
4907                                 struct zone *lower_zone;
4908
4909                                 idx--;
4910
4911                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4912                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4913
4914                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4915                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4916                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4917                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4918                         }
4919                 }
4920         }
4921
4922         /* update totalreserve_pages */
4923         calculate_totalreserve_pages();
4924 }
4925
4926 /**
4927  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4928  * or when memory is hot-{added|removed}
4929  *
4930  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4931  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4932  */
4933 void setup_per_zone_wmarks(void)
4934 {
4935         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4936         unsigned long lowmem_pages = 0;
4937         struct zone *zone;
4938         unsigned long flags;
4939
4940         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4941         for_each_zone(zone) {
4942                 if (!is_highmem(zone))
4943                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4944         }
4945
4946         for_each_zone(zone) {
4947                 u64 tmp;
4948
4949                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4950                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4951                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4952                 if (is_highmem(zone)) {
4953                         /*
4954                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4955                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4956                          * value here.
4957                          *
4958                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4959                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4960                          * not be capped for highmem.
4961                          */
4962                         int min_pages;
4963
4964                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4965                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4966                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4967                         if (min_pages > 128)
4968                                 min_pages = 128;
4969                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4970                 } else {
4971                         /*
4972                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4973                          * proportionate to the zone's size.
4974                          */
4975                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4976                 }
4977
4978                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4979                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4980                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4981                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4982         }
4983
4984         /* update totalreserve_pages */
4985         calculate_totalreserve_pages();
4986 }
4987
4988 /*
4989  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4990  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4991  * to be referenced again before it is swapped out.
4992  *
4993  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4994  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4995  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4996  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4997  *
4998  * total     target    max
4999  * memory    ratio     inactive anon
5000  * -------------------------------------
5001  *   10MB       1         5MB
5002  *  100MB       1        50MB
5003  *    1GB       3       250MB
5004  *   10GB      10       0.9GB
5005  *  100GB      31         3GB
5006  *    1TB     101        10GB
5007  *   10TB     320        32GB
5008  */
5009 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5010 {
5011         unsigned int gb, ratio;
5012
5013         /* Zone size in gigabytes */
5014         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5015         if (gb)
5016                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5017         else
5018                 ratio = 1;
5019
5020         zone->inactive_ratio = ratio;
5021 }
5022
5023 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5024 {
5025         struct zone *zone;
5026
5027         for_each_zone(zone)
5028                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5029 }
5030
5031 /*
5032  * Initialise min_free_kbytes.
5033  *
5034  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5035  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5036  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5037  *
5038  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5039  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5040  *
5041  * which yields
5042  *
5043  * 16MB:        512k
5044  * 32MB:        724k
5045  * 64MB:        1024k
5046  * 128MB:       1448k
5047  * 256MB:       2048k
5048  * 512MB:       2896k
5049  * 1024MB:      4096k
5050  * 2048MB:      5792k
5051  * 4096MB:      8192k
5052  * 8192MB:      11584k
5053  * 16384MB:     16384k
5054  */
5055 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
5056 {
5057         unsigned long lowmem_kbytes;
5058
5059         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5060
5061         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5062         if (min_free_kbytes < 128)
5063                 min_free_kbytes = 128;
5064         if (min_free_kbytes > 65536)
5065                 min_free_kbytes = 65536;
5066         setup_per_zone_wmarks();
5067         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5068         setup_per_zone_inactive_ratio();
5069         return 0;
5070 }
5071 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5072
5073 /*
5074  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5075  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5076  *      changes.
5077  */
5078 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5079         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5080 {
5081         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5082         if (write)
5083                 setup_per_zone_wmarks();
5084         return 0;
5085 }
5086
5087 #ifdef CONFIG_NUMA
5088 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5089         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5090 {
5091         struct zone *zone;
5092         int rc;
5093
5094         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5095         if (rc)
5096                 return rc;
5097
5098         for_each_zone(zone)
5099                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5100                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5101         return 0;
5102 }
5103
5104 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5105         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5106 {
5107         struct zone *zone;
5108         int rc;
5109
5110         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5111         if (rc)
5112                 return rc;
5113
5114         for_each_zone(zone)
5115                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5116                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5117         return 0;
5118 }
5119 #endif
5120
5121 /*
5122  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5123  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5124  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5125  *
5126  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5127  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5128  * if in function of the boot time zone sizes.
5129  */
5130 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5131         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5132 {
5133         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5134         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5135         return 0;
5136 }
5137
5138 /*
5139  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5140  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5141  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5142  */
5143
5144 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5145         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5146 {
5147         struct zone *zone;
5148         unsigned int cpu;
5149         int ret;
5150
5151         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5152         if (!write || (ret == -EINVAL))
5153                 return ret;
5154         for_each_populated_zone(zone) {
5155                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5156                         unsigned long  high;
5157                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5158                         setup_pagelist_highmark(
5159                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5160                 }
5161         }
5162         return 0;
5163 }
5164
5165 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5166
5167 #ifdef CONFIG_NUMA
5168 static int __init set_hashdist(char *str)
5169 {
5170         if (!str)
5171                 return 0;
5172         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5173         return 1;
5174 }
5175 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5176 #endif
5177
5178 /*
5179  * allocate a large system hash table from bootmem
5180  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5181  *   quantity of entries
5182  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5183  */
5184 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5185                                      unsigned long bucketsize,
5186                                      unsigned long numentries,
5187                                      int scale,
5188                                      int flags,
5189                                      unsigned int *_hash_shift,
5190                                      unsigned int *_hash_mask,
5191                                      unsigned long limit)
5192 {
5193         unsigned long long max = limit;
5194         unsigned long log2qty, size;
5195         void *table = NULL;
5196
5197         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5198         if (!numentries) {
5199                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5200                 numentries = nr_kernel_pages;
5201                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5202                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5203                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5204
5205                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5206                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5207                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5208                 else
5209                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5210
5211                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5212                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5213                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5214                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5215                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5216                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5217                                 BUG_ON(!numentries);
5218                         }
5219                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5220                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5221         }
5222         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5223
5224         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5225         if (max == 0) {
5226                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5227                 do_div(max, bucketsize);
5228         }
5229
5230         if (numentries > max)
5231                 numentries = max;
5232
5233         log2qty = ilog2(numentries);
5234
5235         do {
5236                 size = bucketsize << log2qty;
5237                 if (flags & HASH_EARLY)
5238                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5239                 else if (hashdist)
5240                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5241                 else {
5242                         /*
5243                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5244                          * some pages at the end of hash table which
5245                          * alloc_pages_exact() automatically does
5246                          */
5247                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5248                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5249                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5250                         }
5251                 }
5252         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5253
5254         if (!table)
5255                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5256
5257         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5258                tablename,
5259                (1UL << log2qty),
5260                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5261                size);
5262
5263         if (_hash_shift)
5264                 *_hash_shift = log2qty;
5265         if (_hash_mask)
5266                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5267
5268         return table;
5269 }
5270
5271 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5272 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5273                                                         unsigned long pfn)
5274 {
5275 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5276         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5277 #else
5278         return zone->pageblock_flags;
5279 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5280 }
5281
5282 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5283 {
5284 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5285         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5286         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5287 #else
5288         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5289         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5290 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5291 }
5292
5293 /**
5294  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5295  * @page: The page within the block of interest
5296  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5297  * @end_bitidx: The last bit of interest
5298  * returns pageblock_bits flags
5299  */
5300 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5301                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5302 {
5303         struct zone *zone;
5304         unsigned long *bitmap;
5305         unsigned long pfn, bitidx;
5306         unsigned long flags = 0;
5307         unsigned long value = 1;
5308
5309         zone = page_zone(page);
5310         pfn = page_to_pfn(page);
5311         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5312         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5313
5314         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5315                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5316                         flags |= value;
5317
5318         return flags;
5319 }
5320
5321 /**
5322  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5323  * @page: The page within the block of interest
5324  * @start_bitidx: The first bit of interest
5325  * @end_bitidx: The last bit of interest
5326  * @flags: The flags to set
5327  */
5328 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5329                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5330 {
5331         struct zone *zone;
5332         unsigned long *bitmap;
5333         unsigned long pfn, bitidx;
5334         unsigned long value = 1;
5335
5336         zone = page_zone(page);
5337         pfn = page_to_pfn(page);
5338         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5339         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5340         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5341         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5342
5343         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5344                 if (flags & value)
5345                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5346                 else
5347                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5348 }
5349
5350 /*
5351  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5352  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5353  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5354  */
5355
5356 static int
5357 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5358 {
5359         unsigned long pfn, iter, found;
5360         /*
5361          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5362          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5363          */
5364         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5365                 return true;
5366
5367         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5368                 return true;
5369
5370         pfn = page_to_pfn(page);
5371         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5372                 unsigned long check = pfn + iter;
5373
5374                 if (!pfn_valid_within(check))
5375                         continue;
5376
5377                 page = pfn_to_page(check);
5378                 if (!page_count(page)) {
5379                         if (PageBuddy(page))
5380                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5381                         continue;
5382                 }
5383                 if (!PageLRU(page))
5384                         found++;
5385                 /*
5386                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5387                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5388                  * and it still to be fixed.
5389                  */
5390                 /*
5391                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5392                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5393                  *
5394                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5395                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5396                  * page at boot.
5397                  */
5398                 if (found > count)
5399                         return false;
5400         }
5401         return true;
5402 }
5403
5404 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5405 {
5406         struct zone *zone = page_zone(page);
5407         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5408 }
5409
5410 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5411 {
5412         struct zone *zone;
5413         unsigned long flags, pfn;
5414         struct memory_isolate_notify arg;
5415         int notifier_ret;
5416         int ret = -EBUSY;
5417         int zone_idx;
5418
5419         zone = page_zone(page);
5420         zone_idx = zone_idx(zone);
5421
5422         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5423
5424         pfn = page_to_pfn(page);
5425         arg.start_pfn = pfn;
5426         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5427         arg.pages_found = 0;
5428
5429         /*
5430          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5431          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5432          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5433          * number of pages in a range that are held by the balloon
5434          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5435          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5436          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5437          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5438          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5439          */
5440         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5441         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5442         if (notifier_ret)
5443                 goto out;
5444         /*
5445          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5446          * We just check MOVABLE pages.
5447          */
5448         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5449                 ret = 0;
5450
5451         /*
5452          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5453          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5454          */
5455
5456 out:
5457         if (!ret) {
5458                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5459                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5460         }
5461
5462         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5463         if (!ret)
5464                 drain_all_pages();
5465         return ret;
5466 }
5467
5468 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5469 {
5470         struct zone *zone;
5471         unsigned long flags;
5472         zone = page_zone(page);
5473         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5474         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5475                 goto out;
5476         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5477         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5478 out:
5479         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5480 }
5481
5482 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5483 /*
5484  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5485  */
5486 void
5487 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5488 {
5489         struct page *page;
5490         struct zone *zone;
5491         int order, i;
5492         unsigned long pfn;
5493         unsigned long flags;
5494         /* find the first valid pfn */
5495         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5496                 if (pfn_valid(pfn))
5497                         break;
5498         if (pfn == end_pfn)
5499                 return;
5500         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5501         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5502         pfn = start_pfn;
5503         while (pfn < end_pfn) {
5504                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5505                         pfn++;
5506                         continue;
5507                 }
5508                 page = pfn_to_page(pfn);
5509                 BUG_ON(page_count(page));
5510                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5511                 order = page_order(page);
5512 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5513                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5514                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5515 #endif
5516                 list_del(&page->lru);
5517                 rmv_page_order(page);
5518                 zone->free_area[order].nr_free--;
5519                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5520                                       - (1UL << order));
5521                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5522                         SetPageReserved((page+i));
5523                 pfn += (1 << order);
5524         }
5525         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5526 }
5527 #endif
5528
5529 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5530 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5531 {
5532         struct zone *zone = page_zone(page);
5533         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5534         unsigned long flags;
5535         int order;
5536
5537         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5538         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5539                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5540
5541                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5542                         break;
5543         }
5544         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5545
5546         return order < MAX_ORDER;
5547 }
5548 #endif
5549
5550 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5551         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5552         {1UL << PG_error,               "error"         },
5553         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5554         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5555         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5556         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5557         {1UL << PG_active,              "active"        },
5558         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5559         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5560         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5561         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5562         {1UL << PG_private,             "private"       },
5563         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5564         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5565 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5566         {1UL << PG_head,                "head"          },
5567         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5568 #else
5569         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5570 #endif
5571         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5572         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5573         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5574         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5575         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5576 #ifdef CONFIG_MMU
5577         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5578 #endif
5579 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5580         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5581 #endif
5582 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5583         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5584 #endif
5585         {-1UL,                          NULL            },
5586 };
5587
5588 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5589 {
5590         const char *delim = "";
5591         unsigned long mask;
5592         int i;
5593
5594         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5595
5596         /* remove zone id */
5597         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5598
5599         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5600
5601                 mask = pageflag_names[i].mask;
5602                 if ((flags & mask) != mask)
5603                         continue;
5604
5605                 flags &= ~mask;
5606                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5607                 delim = "|";
5608         }
5609
5610         /* check for left over flags */
5611         if (flags)
5612                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5613
5614         printk(")\n");
5615 }
5616
5617 void dump_page(struct page *page)
5618 {
5619         printk(KERN_ALERT
5620                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5621                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5622                 page->mapping, page->index);
5623         dump_page_flags(page->flags);
5624 }