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