sanitize <linux/prefetch.h> usage
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/oom.h>
34 #include <linux/notifier.h>
35 #include <linux/topology.h>
36 #include <linux/sysctl.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/memory_hotplug.h>
40 #include <linux/nodemask.h>
41 #include <linux/vmalloc.h>
42 #include <linux/mempolicy.h>
43 #include <linux/stop_machine.h>
44 #include <linux/sort.h>
45 #include <linux/pfn.h>
46 #include <linux/backing-dev.h>
47 #include <linux/fault-inject.h>
48 #include <linux/page-isolation.h>
49 #include <linux/page_cgroup.h>
50 #include <linux/debugobjects.h>
51 #include <linux/kmemleak.h>
52 #include <linux/memory.h>
53 #include <linux/compaction.h>
54 #include <trace/events/kmem.h>
55 #include <linux/ftrace_event.h>
56 #include <linux/memcontrol.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58
59 #include <asm/tlbflush.h>
60 #include <asm/div64.h>
61 #include "internal.h"
62
63 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
64 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
65 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
66 #endif
67
68 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
69 /*
70  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
71  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
72  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
73  * defined in <linux/topology.h>.
74  */
75 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
76 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
77 #endif
78
79 /*
80  * Array of node states.
81  */
82 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
83         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
84         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
85 #ifndef CONFIG_NUMA
86         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
87 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
88         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
89 #endif
90         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
91 #endif  /* NUMA */
92 };
93 EXPORT_SYMBOL(node_states);
94
95 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
96 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
97 int percpu_pagelist_fraction;
98 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
99
100 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
101 /*
102  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
103  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
104  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
105  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
106  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
107  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
108  */
109
110 static gfp_t saved_gfp_mask;
111
112 void pm_restore_gfp_mask(void)
113 {
114         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
115         if (saved_gfp_mask) {
116                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
117                 saved_gfp_mask = 0;
118         }
119 }
120
121 void pm_restrict_gfp_mask(void)
122 {
123         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
124         WARN_ON(saved_gfp_mask);
125         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
126         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
127 }
128 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
129
130 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
131 int pageblock_order __read_mostly;
132 #endif
133
134 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
135
136 /*
137  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
138  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
139  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
140  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
141  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
142  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
143  *
144  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
145  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
146  */
147 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
148 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
149          256,
150 #endif
151 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
152          256,
153 #endif
154 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
155          32,
156 #endif
157          32,
158 };
159
160 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
161
162 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
163 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
164          "DMA",
165 #endif
166 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
167          "DMA32",
168 #endif
169          "Normal",
170 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
171          "HighMem",
172 #endif
173          "Movable",
174 };
175
176 int min_free_kbytes = 1024;
177
178 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
179 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
180 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
181
182 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
183   /*
184    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
185    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
186    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
187    * so the number of times add_active_range() can be called is
188    * related to the number of nodes and the number of holes
189    */
190   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
191     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
192     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
193   #else
194     #if MAX_NUMNODES >= 32
195       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
196       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
197     #else
198       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
199       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
200     #endif
201   #endif
202
203   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
204   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
205   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
206   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
207   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
208   static unsigned long __initdata required_movablecore;
209   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
210
211   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
212   int movable_zone;
213   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
214 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
215
216 #if MAX_NUMNODES > 1
217 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
218 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
219 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
220 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
221 #endif
222
223 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
224
225 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
226 {
227
228         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
229                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
230
231         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
232                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
233 }
234
235 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
236
237 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
238 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
239 {
240         int ret = 0;
241         unsigned seq;
242         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
243
244         do {
245                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
246                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
247                         ret = 1;
248                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
249                         ret = 1;
250         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
251
252         return ret;
253 }
254
255 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
256 {
257         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
258                 return 0;
259         if (zone != page_zone(page))
260                 return 0;
261
262         return 1;
263 }
264 /*
265  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
266  */
267 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
268 {
269         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
270                 return 1;
271         if (!page_is_consistent(zone, page))
272                 return 1;
273
274         return 0;
275 }
276 #else
277 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
278 {
279         return 0;
280 }
281 #endif
282
283 static void bad_page(struct page *page)
284 {
285         static unsigned long resume;
286         static unsigned long nr_shown;
287         static unsigned long nr_unshown;
288
289         /* Don't complain about poisoned pages */
290         if (PageHWPoison(page)) {
291                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
292                 return;
293         }
294
295         /*
296          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
297          * or allow a steady drip of one report per second.
298          */
299         if (nr_shown == 60) {
300                 if (time_before(jiffies, resume)) {
301                         nr_unshown++;
302                         goto out;
303                 }
304                 if (nr_unshown) {
305                         printk(KERN_ALERT
306                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
307                                 nr_unshown);
308                         nr_unshown = 0;
309                 }
310                 nr_shown = 0;
311         }
312         if (nr_shown++ == 0)
313                 resume = jiffies + 60 * HZ;
314
315         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
316                 current->comm, page_to_pfn(page));
317         dump_page(page);
318
319         dump_stack();
320 out:
321         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
322         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
323         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
324 }
325
326 /*
327  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
328  *
329  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
330  *
331  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
332  *
333  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
334  * the head page (even the head page has this).
335  *
336  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
337  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
338  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
339  */
340
341 static void free_compound_page(struct page *page)
342 {
343         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
344 }
345
346 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
347 {
348         int i;
349         int nr_pages = 1 << order;
350
351         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
352         set_compound_order(page, order);
353         __SetPageHead(page);
354         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
355                 struct page *p = page + i;
356
357                 __SetPageTail(p);
358                 p->first_page = page;
359         }
360 }
361
362 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
363 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
364 {
365         int i;
366         int nr_pages = 1 << order;
367         int bad = 0;
368
369         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
370             unlikely(!PageHead(page))) {
371                 bad_page(page);
372                 bad++;
373         }
374
375         __ClearPageHead(page);
376
377         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
378                 struct page *p = page + i;
379
380                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
381                         bad_page(page);
382                         bad++;
383                 }
384                 __ClearPageTail(p);
385         }
386
387         return bad;
388 }
389
390 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
391 {
392         int i;
393
394         /*
395          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
396          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
397          */
398         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
399         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
400                 clear_highpage(page + i);
401 }
402
403 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
404 {
405         set_page_private(page, order);
406         __SetPageBuddy(page);
407 }
408
409 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
410 {
411         __ClearPageBuddy(page);
412         set_page_private(page, 0);
413 }
414
415 /*
416  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
417  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
418  *
419  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
420  * the following equation:
421  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
422  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
423  * 1 buddy is #10:
424  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
425  *
426  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
427  * satisfies the following equation:
428  *     P = B & ~(1 << O)
429  *
430  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
431  */
432 static inline unsigned long
433 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
434 {
435         return page_idx ^ (1 << order);
436 }
437
438 /*
439  * This function checks whether a page is free && is the buddy
440  * we can do coalesce a page and its buddy if
441  * (a) the buddy is not in a hole &&
442  * (b) the buddy is in the buddy system &&
443  * (c) a page and its buddy have the same order &&
444  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
445  *
446  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
447  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
448  *
449  * For recording page's order, we use page_private(page).
450  */
451 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
452                                                                 int order)
453 {
454         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
455                 return 0;
456
457         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
458                 return 0;
459
460         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
461                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
462                 return 1;
463         }
464         return 0;
465 }
466
467 /*
468  * Freeing function for a buddy system allocator.
469  *
470  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
471  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
472  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
473  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
474  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
475  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
476  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
477  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
478  * parts of the VM system.
479  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
480  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
481  * order is recorded in page_private(page) field.
482  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
483  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
484  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
485  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
486  * triggers coalescing into a block of larger size.            
487  *
488  * -- wli
489  */
490
491 static inline void __free_one_page(struct page *page,
492                 struct zone *zone, unsigned int order,
493                 int migratetype)
494 {
495         unsigned long page_idx;
496         unsigned long combined_idx;
497         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
498         struct page *buddy;
499
500         if (unlikely(PageCompound(page)))
501                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
502                         return;
503
504         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
505
506         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
507
508         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
509         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
510
511         while (order < MAX_ORDER-1) {
512                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
513                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
514                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
515                         break;
516
517                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
518                 list_del(&buddy->lru);
519                 zone->free_area[order].nr_free--;
520                 rmv_page_order(buddy);
521                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
522                 page = page + (combined_idx - page_idx);
523                 page_idx = combined_idx;
524                 order++;
525         }
526         set_page_order(page, order);
527
528         /*
529          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
530          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
531          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
532          * that is happening, add the free page to the tail of the list
533          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
534          * as a higher order page
535          */
536         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
537                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
538                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
539                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
540                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
541                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
542                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
543                         list_add_tail(&page->lru,
544                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
545                         goto out;
546                 }
547         }
548
549         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
550 out:
551         zone->free_area[order].nr_free++;
552 }
553
554 /*
555  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
556  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
557  * free_pages_check() will verify...
558  */
559 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
560 {
561         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
562         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
563 }
564
565 static inline int free_pages_check(struct page *page)
566 {
567         if (unlikely(page_mapcount(page) |
568                 (page->mapping != NULL)  |
569                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
570                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
571                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
572                 bad_page(page);
573                 return 1;
574         }
575         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
576                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
577         return 0;
578 }
579
580 /*
581  * Frees a number of pages from the PCP lists
582  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
583  * count is the number of pages to free.
584  *
585  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
586  * see if this freeing clears that state.
587  *
588  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
589  * pinned" detection logic.
590  */
591 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
592                                         struct per_cpu_pages *pcp)
593 {
594         int migratetype = 0;
595         int batch_free = 0;
596         int to_free = count;
597
598         spin_lock(&zone->lock);
599         zone->all_unreclaimable = 0;
600         zone->pages_scanned = 0;
601
602         while (to_free) {
603                 struct page *page;
604                 struct list_head *list;
605
606                 /*
607                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
608                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
609                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
610                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
611                  * lists
612                  */
613                 do {
614                         batch_free++;
615                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
616                                 migratetype = 0;
617                         list = &pcp->lists[migratetype];
618                 } while (list_empty(list));
619
620                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
621                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
622                         batch_free = to_free;
623
624                 do {
625                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
626                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
627                         list_del(&page->lru);
628                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
629                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
630                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
631                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
632         }
633         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
634         spin_unlock(&zone->lock);
635 }
636
637 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
638                                 int migratetype)
639 {
640         spin_lock(&zone->lock);
641         zone->all_unreclaimable = 0;
642         zone->pages_scanned = 0;
643
644         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
645         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
646         spin_unlock(&zone->lock);
647 }
648
649 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
650 {
651         int i;
652         int bad = 0;
653
654         trace_mm_page_free_direct(page, order);
655         kmemcheck_free_shadow(page, order);
656
657         if (PageAnon(page))
658                 page->mapping = NULL;
659         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
660                 bad += free_pages_check(page + i);
661         if (bad)
662                 return false;
663
664         if (!PageHighMem(page)) {
665                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
666                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
667                                            PAGE_SIZE << order);
668         }
669         arch_free_page(page, order);
670         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
671
672         return true;
673 }
674
675 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
676 {
677         unsigned long flags;
678         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
679
680         if (!free_pages_prepare(page, order))
681                 return;
682
683         local_irq_save(flags);
684         if (unlikely(wasMlocked))
685                 free_page_mlock(page);
686         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
687         free_one_page(page_zone(page), page, order,
688                                         get_pageblock_migratetype(page));
689         local_irq_restore(flags);
690 }
691
692 /*
693  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
694  */
695 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
696 {
697         if (order == 0) {
698                 __ClearPageReserved(page);
699                 set_page_count(page, 0);
700                 set_page_refcounted(page);
701                 __free_page(page);
702         } else {
703                 int loop;
704
705                 prefetchw(page);
706                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
707                         struct page *p = &page[loop];
708
709                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
710                                 prefetchw(p + 1);
711                         __ClearPageReserved(p);
712                         set_page_count(p, 0);
713                 }
714
715                 set_page_refcounted(page);
716                 __free_pages(page, order);
717         }
718 }
719
720
721 /*
722  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
723  * Please do not alter this order without good reasons and regression
724  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
725  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
726  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
727  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
728  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
729  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
730  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
731  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
732  *
733  * -- wli
734  */
735 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
736         int low, int high, struct free_area *area,
737         int migratetype)
738 {
739         unsigned long size = 1 << high;
740
741         while (high > low) {
742                 area--;
743                 high--;
744                 size >>= 1;
745                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
746                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
747                 area->nr_free++;
748                 set_page_order(&page[size], high);
749         }
750 }
751
752 /*
753  * This page is about to be returned from the page allocator
754  */
755 static inline int check_new_page(struct page *page)
756 {
757         if (unlikely(page_mapcount(page) |
758                 (page->mapping != NULL)  |
759                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
760                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
761                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
762                 bad_page(page);
763                 return 1;
764         }
765         return 0;
766 }
767
768 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
769 {
770         int i;
771
772         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
773                 struct page *p = page + i;
774                 if (unlikely(check_new_page(p)))
775                         return 1;
776         }
777
778         set_page_private(page, 0);
779         set_page_refcounted(page);
780
781         arch_alloc_page(page, order);
782         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
783
784         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
785                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
786
787         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
788                 prep_compound_page(page, order);
789
790         return 0;
791 }
792
793 /*
794  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
795  * the smallest available page from the freelists
796  */
797 static inline
798 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
799                                                 int migratetype)
800 {
801         unsigned int current_order;
802         struct free_area * area;
803         struct page *page;
804
805         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
806         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
807                 area = &(zone->free_area[current_order]);
808                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
809                         continue;
810
811                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
812                                                         struct page, lru);
813                 list_del(&page->lru);
814                 rmv_page_order(page);
815                 area->nr_free--;
816                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
817                 return page;
818         }
819
820         return NULL;
821 }
822
823
824 /*
825  * This array describes the order lists are fallen back to when
826  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
827  */
828 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
829         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
830         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
831         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
832         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
833 };
834
835 /*
836  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
837  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
838  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
839  */
840 static int move_freepages(struct zone *zone,
841                           struct page *start_page, struct page *end_page,
842                           int migratetype)
843 {
844         struct page *page;
845         unsigned long order;
846         int pages_moved = 0;
847
848 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
849         /*
850          * page_zone is not safe to call in this context when
851          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
852          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
853          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
854          * grouping pages by mobility
855          */
856         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
857 #endif
858
859         for (page = start_page; page <= end_page;) {
860                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
861                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
862
863                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
864                         page++;
865                         continue;
866                 }
867
868                 if (!PageBuddy(page)) {
869                         page++;
870                         continue;
871                 }
872
873                 order = page_order(page);
874                 list_move(&page->lru,
875                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
876                 page += 1 << order;
877                 pages_moved += 1 << order;
878         }
879
880         return pages_moved;
881 }
882
883 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
884                                 int migratetype)
885 {
886         unsigned long start_pfn, end_pfn;
887         struct page *start_page, *end_page;
888
889         start_pfn = page_to_pfn(page);
890         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
891         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
892         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
893         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
894
895         /* Do not cross zone boundaries */
896         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
897                 start_page = page;
898         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
899                 return 0;
900
901         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
902 }
903
904 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
905                                         int start_order, int migratetype)
906 {
907         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
908
909         while (nr_pageblocks--) {
910                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
911                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
912         }
913 }
914
915 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
916 static inline struct page *
917 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
918 {
919         struct free_area * area;
920         int current_order;
921         struct page *page;
922         int migratetype, i;
923
924         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
925         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
926                                                 --current_order) {
927                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
928                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
929
930                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
931                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
932                                 continue;
933
934                         area = &(zone->free_area[current_order]);
935                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
936                                 continue;
937
938                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
939                                         struct page, lru);
940                         area->nr_free--;
941
942                         /*
943                          * If breaking a large block of pages, move all free
944                          * pages to the preferred allocation list. If falling
945                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
946                          * aggressive about taking ownership of free pages
947                          */
948                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
949                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
950                                         page_group_by_mobility_disabled) {
951                                 unsigned long pages;
952                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
953                                                                 start_migratetype);
954
955                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
956                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
957                                                 page_group_by_mobility_disabled)
958                                         set_pageblock_migratetype(page,
959                                                                 start_migratetype);
960
961                                 migratetype = start_migratetype;
962                         }
963
964                         /* Remove the page from the freelists */
965                         list_del(&page->lru);
966                         rmv_page_order(page);
967
968                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
969                         if (current_order >= pageblock_order)
970                                 change_pageblock_range(page, current_order,
971                                                         start_migratetype);
972
973                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
974
975                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
976                                 start_migratetype, migratetype);
977
978                         return page;
979                 }
980         }
981
982         return NULL;
983 }
984
985 /*
986  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
987  * Call me with the zone->lock already held.
988  */
989 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
990                                                 int migratetype)
991 {
992         struct page *page;
993
994 retry_reserve:
995         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
996
997         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
998                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
999
1000                 /*
1001                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1002                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1003                  * and we want just one call site
1004                  */
1005                 if (!page) {
1006                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1007                         goto retry_reserve;
1008                 }
1009         }
1010
1011         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1012         return page;
1013 }
1014
1015 /* 
1016  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1017  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1018  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1019  */
1020 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1021                         unsigned long count, struct list_head *list,
1022                         int migratetype, int cold)
1023 {
1024         int i;
1025         
1026         spin_lock(&zone->lock);
1027         for (i = 0; i < count; ++i) {
1028                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1029                 if (unlikely(page == NULL))
1030                         break;
1031
1032                 /*
1033                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1034                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1035                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1036                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1037                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1038                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1039                  * properly.
1040                  */
1041                 if (likely(cold == 0))
1042                         list_add(&page->lru, list);
1043                 else
1044                         list_add_tail(&page->lru, list);
1045                 set_page_private(page, migratetype);
1046                 list = &page->lru;
1047         }
1048         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1049         spin_unlock(&zone->lock);
1050         return i;
1051 }
1052
1053 #ifdef CONFIG_NUMA
1054 /*
1055  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1056  * currently executing processor on remote nodes after they have
1057  * expired.
1058  *
1059  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1060  * a single processor.
1061  */
1062 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1063 {
1064         unsigned long flags;
1065         int to_drain;
1066
1067         local_irq_save(flags);
1068         if (pcp->count >= pcp->batch)
1069                 to_drain = pcp->batch;
1070         else
1071                 to_drain = pcp->count;
1072         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1073         pcp->count -= to_drain;
1074         local_irq_restore(flags);
1075 }
1076 #endif
1077
1078 /*
1079  * Drain pages of the indicated processor.
1080  *
1081  * The processor must either be the current processor and the
1082  * thread pinned to the current processor or a processor that
1083  * is not online.
1084  */
1085 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1086 {
1087         unsigned long flags;
1088         struct zone *zone;
1089
1090         for_each_populated_zone(zone) {
1091                 struct per_cpu_pageset *pset;
1092                 struct per_cpu_pages *pcp;
1093
1094                 local_irq_save(flags);
1095                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1096
1097                 pcp = &pset->pcp;
1098                 if (pcp->count) {
1099                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1100                         pcp->count = 0;
1101                 }
1102                 local_irq_restore(flags);
1103         }
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1108  */
1109 void drain_local_pages(void *arg)
1110 {
1111         drain_pages(smp_processor_id());
1112 }
1113
1114 /*
1115  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1116  */
1117 void drain_all_pages(void)
1118 {
1119         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1120 }
1121
1122 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1123
1124 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1125 {
1126         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1127         unsigned long flags;
1128         int order, t;
1129         struct list_head *curr;
1130
1131         if (!zone->spanned_pages)
1132                 return;
1133
1134         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1135
1136         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1137         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1138                 if (pfn_valid(pfn)) {
1139                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1140
1141                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1142                                 swsusp_unset_page_free(page);
1143                 }
1144
1145         for_each_migratetype_order(order, t) {
1146                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1147                         unsigned long i;
1148
1149                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1150                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1151                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1152                 }
1153         }
1154         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1155 }
1156 #endif /* CONFIG_PM */
1157
1158 /*
1159  * Free a 0-order page
1160  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1161  */
1162 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1163 {
1164         struct zone *zone = page_zone(page);
1165         struct per_cpu_pages *pcp;
1166         unsigned long flags;
1167         int migratetype;
1168         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1169
1170         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1171                 return;
1172
1173         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1174         set_page_private(page, migratetype);
1175         local_irq_save(flags);
1176         if (unlikely(wasMlocked))
1177                 free_page_mlock(page);
1178         __count_vm_event(PGFREE);
1179
1180         /*
1181          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1182          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1183          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1184          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1185          * excessively into the page allocator
1186          */
1187         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1188                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1189                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1190                         goto out;
1191                 }
1192                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1193         }
1194
1195         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1196         if (cold)
1197                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1198         else
1199                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1200         pcp->count++;
1201         if (pcp->count >= pcp->high) {
1202                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1203                 pcp->count -= pcp->batch;
1204         }
1205
1206 out:
1207         local_irq_restore(flags);
1208 }
1209
1210 /*
1211  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1212  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1213  * Each sub-page must be freed individually.
1214  *
1215  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1216  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1217  */
1218 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1219 {
1220         int i;
1221
1222         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1223         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1224
1225 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1226         /*
1227          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1228          * otherwise free the whole shadow.
1229          */
1230         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1231                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1232 #endif
1233
1234         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1235                 set_page_refcounted(page + i);
1236 }
1237
1238 /*
1239  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1240  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1241  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1242  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1243  * are enabled.
1244  *
1245  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1246  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1247  */
1248 int split_free_page(struct page *page)
1249 {
1250         unsigned int order;
1251         unsigned long watermark;
1252         struct zone *zone;
1253
1254         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1255
1256         zone = page_zone(page);
1257         order = page_order(page);
1258
1259         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1260         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1261         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1262                 return 0;
1263
1264         /* Remove page from free list */
1265         list_del(&page->lru);
1266         zone->free_area[order].nr_free--;
1267         rmv_page_order(page);
1268         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1269
1270         /* Split into individual pages */
1271         set_page_refcounted(page);
1272         split_page(page, order);
1273
1274         if (order >= pageblock_order - 1) {
1275                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1276                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1277                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1278         }
1279
1280         return 1 << order;
1281 }
1282
1283 /*
1284  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1285  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1286  * or two.
1287  */
1288 static inline
1289 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1290                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1291                         int migratetype)
1292 {
1293         unsigned long flags;
1294         struct page *page;
1295         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1296
1297 again:
1298         if (likely(order == 0)) {
1299                 struct per_cpu_pages *pcp;
1300                 struct list_head *list;
1301
1302                 local_irq_save(flags);
1303                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1304                 list = &pcp->lists[migratetype];
1305                 if (list_empty(list)) {
1306                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1307                                         pcp->batch, list,
1308                                         migratetype, cold);
1309                         if (unlikely(list_empty(list)))
1310                                 goto failed;
1311                 }
1312
1313                 if (cold)
1314                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1315                 else
1316                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1317
1318                 list_del(&page->lru);
1319                 pcp->count--;
1320         } else {
1321                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1322                         /*
1323                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1324                          *
1325                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1326                          * properly detect and handle allocation failures.
1327                          *
1328                          * We most definitely don't want callers attempting to
1329                          * allocate greater than order-1 page units with
1330                          * __GFP_NOFAIL.
1331                          */
1332                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1333                 }
1334                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1335                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1336                 spin_unlock(&zone->lock);
1337                 if (!page)
1338                         goto failed;
1339                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1340         }
1341
1342         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1343         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1344         local_irq_restore(flags);
1345
1346         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1347         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1348                 goto again;
1349         return page;
1350
1351 failed:
1352         local_irq_restore(flags);
1353         return NULL;
1354 }
1355
1356 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1357 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1358 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1359 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1360 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1361
1362 /* Mask to get the watermark bits */
1363 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1364
1365 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1366 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1367 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1368
1369 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1370
1371 static struct fail_page_alloc_attr {
1372         struct fault_attr attr;
1373
1374         u32 ignore_gfp_highmem;
1375         u32 ignore_gfp_wait;
1376         u32 min_order;
1377
1378 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1379
1380         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1381         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1382         struct dentry *min_order_file;
1383
1384 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1385
1386 } fail_page_alloc = {
1387         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1388         .ignore_gfp_wait = 1,
1389         .ignore_gfp_highmem = 1,
1390         .min_order = 1,
1391 };
1392
1393 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1394 {
1395         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1396 }
1397 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1398
1399 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1400 {
1401         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1402                 return 0;
1403         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1404                 return 0;
1405         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1406                 return 0;
1407         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1408                 return 0;
1409
1410         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1411 }
1412
1413 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1414
1415 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1416 {
1417         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1418         struct dentry *dir;
1419         int err;
1420
1421         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1422                                        "fail_page_alloc");
1423         if (err)
1424                 return err;
1425         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1426
1427         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1428                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1429                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1430
1431         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1432                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1433                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1434         fail_page_alloc.min_order_file =
1435                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1436                                    &fail_page_alloc.min_order);
1437
1438         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1439             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1440             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1441                 err = -ENOMEM;
1442                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1443                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1444                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1445                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1446         }
1447
1448         return err;
1449 }
1450
1451 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1452
1453 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1454
1455 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1456
1457 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1458 {
1459         return 0;
1460 }
1461
1462 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1463
1464 /*
1465  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1466  * of the allocation.
1467  */
1468 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1469                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1470 {
1471         /* free_pages my go negative - that's OK */
1472         long min = mark;
1473         int o;
1474
1475         free_pages -= (1 << order) + 1;
1476         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1477                 min -= min / 2;
1478         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1479                 min -= min / 4;
1480
1481         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1482                 return false;
1483         for (o = 0; o < order; o++) {
1484                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1485                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1486
1487                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1488                 min >>= 1;
1489
1490                 if (free_pages <= min)
1491                         return false;
1492         }
1493         return true;
1494 }
1495
1496 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1497                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1498 {
1499         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1500                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1501 }
1502
1503 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1504                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1505 {
1506         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1507
1508         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1509                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1510
1511         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1512                                                                 free_pages);
1513 }
1514
1515 #ifdef CONFIG_NUMA
1516 /*
1517  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1518  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1519  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1520  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1521  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1522  *
1523  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1524  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1525  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1526  *
1527  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1528  * nothing and returns NULL.
1529  *
1530  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1531  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1532  *
1533  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1534  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1535  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1536  * quickly as we can.
1537  */
1538 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1539 {
1540         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1541         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1542
1543         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1544         if (!zlc)
1545                 return NULL;
1546
1547         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1548                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1549                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1550         }
1551
1552         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1553                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1554                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1555         return allowednodes;
1556 }
1557
1558 /*
1559  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1560  * if it is worth looking at further for free memory:
1561  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1562  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1563  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1564  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1565  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1566  * else return false (zero) if it is not.
1567  *
1568  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1569  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1570  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1571  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1572  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1573  * into the second scan of the zonelist.
1574  *
1575  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1576  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1577  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1578  * unturned looking for a free page.
1579  */
1580 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1581                                                 nodemask_t *allowednodes)
1582 {
1583         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1584         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1585         int n;                          /* node that zone *z is on */
1586
1587         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1588         if (!zlc)
1589                 return 1;
1590
1591         i = z - zonelist->_zonerefs;
1592         n = zlc->z_to_n[i];
1593
1594         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1595         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1596 }
1597
1598 /*
1599  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1600  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1601  * from that zone don't waste time re-examining it.
1602  */
1603 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1604 {
1605         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1606         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1607
1608         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1609         if (!zlc)
1610                 return;
1611
1612         i = z - zonelist->_zonerefs;
1613
1614         set_bit(i, zlc->fullzones);
1615 }
1616
1617 #else   /* CONFIG_NUMA */
1618
1619 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1620 {
1621         return NULL;
1622 }
1623
1624 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1625                                 nodemask_t *allowednodes)
1626 {
1627         return 1;
1628 }
1629
1630 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1631 {
1632 }
1633 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1634
1635 /*
1636  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1637  * a page.
1638  */
1639 static struct page *
1640 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1641                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1642                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1643 {
1644         struct zoneref *z;
1645         struct page *page = NULL;
1646         int classzone_idx;
1647         struct zone *zone;
1648         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1649         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1650         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1651
1652         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1653 zonelist_scan:
1654         /*
1655          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1656          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1657          */
1658         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1659                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1660                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1661                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1662                                 continue;
1663                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1664                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1665                                 goto try_next_zone;
1666
1667                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1668                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1669                         unsigned long mark;
1670                         int ret;
1671
1672                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1673                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1674                                     classzone_idx, alloc_flags))
1675                                 goto try_this_zone;
1676
1677                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1678                                 goto this_zone_full;
1679
1680                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1681                         switch (ret) {
1682                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1683                                 /* did not scan */
1684                                 goto try_next_zone;
1685                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1686                                 /* scanned but unreclaimable */
1687                                 goto this_zone_full;
1688                         default:
1689                                 /* did we reclaim enough */
1690                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1691                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1692                                         goto this_zone_full;
1693                         }
1694                 }
1695
1696 try_this_zone:
1697                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1698                                                 gfp_mask, migratetype);
1699                 if (page)
1700                         break;
1701 this_zone_full:
1702                 if (NUMA_BUILD)
1703                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1704 try_next_zone:
1705                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1706                         /*
1707                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1708                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1709                          */
1710                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1711                         zlc_active = 1;
1712                         did_zlc_setup = 1;
1713                 }
1714         }
1715
1716         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1717                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1718                 zlc_active = 0;
1719                 goto zonelist_scan;
1720         }
1721         return page;
1722 }
1723
1724 /*
1725  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1726  * meminfo in irq context.
1727  */
1728 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1729 {
1730         bool ret = false;
1731
1732 #if NODES_SHIFT > 8
1733         ret = in_interrupt();
1734 #endif
1735         return ret;
1736 }
1737
1738 static inline int
1739 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1740                                 unsigned long pages_reclaimed)
1741 {
1742         /* Do not loop if specifically requested */
1743         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1744                 return 0;
1745
1746         /*
1747          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1748          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1749          * implementations.
1750          */
1751         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1752                 return 1;
1753
1754         /*
1755          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1756          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1757          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1758          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1759          * allocation still fails, we stop retrying.
1760          */
1761         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1762                 return 1;
1763
1764         /*
1765          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1766          * explicitly requests that.
1767          */
1768         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1769                 return 1;
1770
1771         return 0;
1772 }
1773
1774 static inline struct page *
1775 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1776         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1777         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1778         int migratetype)
1779 {
1780         struct page *page;
1781
1782         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1783         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1784                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1785                 return NULL;
1786         }
1787
1788         /*
1789          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1790          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1791          * we're still under heavy pressure.
1792          */
1793         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1794                 order, zonelist, high_zoneidx,
1795                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1796                 preferred_zone, migratetype);
1797         if (page)
1798                 goto out;
1799
1800         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1801                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1802                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1803                         goto out;
1804                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1805                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1806                         goto out;
1807                 /*
1808                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1809                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1810                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1811                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1812                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1813                  */
1814                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1815                         goto out;
1816         }
1817         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1818         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1819
1820 out:
1821         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1822         return page;
1823 }
1824
1825 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1826 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1827 static struct page *
1828 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1829         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1830         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1831         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1832         bool sync_migration)
1833 {
1834         struct page *page;
1835
1836         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1837                 return NULL;
1838
1839         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1840         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1841                                                 nodemask, sync_migration);
1842         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1843         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1844
1845                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1846                 drain_pages(get_cpu());
1847                 put_cpu();
1848
1849                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1850                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1851                                 alloc_flags, preferred_zone,
1852                                 migratetype);
1853                 if (page) {
1854                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1855                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1856                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1857                         return page;
1858                 }
1859
1860                 /*
1861                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1862                  * The most likely reason is that pages exist,
1863                  * but not enough to satisfy watermarks.
1864                  */
1865                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1866                 defer_compaction(preferred_zone);
1867
1868                 cond_resched();
1869         }
1870
1871         return NULL;
1872 }
1873 #else
1874 static inline struct page *
1875 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1876         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1877         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1878         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1879         bool sync_migration)
1880 {
1881         return NULL;
1882 }
1883 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1884
1885 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1886 static inline struct page *
1887 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1888         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1889         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1890         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1891 {
1892         struct page *page = NULL;
1893         struct reclaim_state reclaim_state;
1894         bool drained = false;
1895
1896         cond_resched();
1897
1898         /* We now go into synchronous reclaim */
1899         cpuset_memory_pressure_bump();
1900         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1901         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1902         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1903         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1904
1905         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1906
1907         current->reclaim_state = NULL;
1908         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1909         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1910
1911         cond_resched();
1912
1913         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1914                 return NULL;
1915
1916 retry:
1917         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1918                                         zonelist, high_zoneidx,
1919                                         alloc_flags, preferred_zone,
1920                                         migratetype);
1921
1922         /*
1923          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1924          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1925          */
1926         if (!page && !drained) {
1927                 drain_all_pages();
1928                 drained = true;
1929                 goto retry;
1930         }
1931
1932         return page;
1933 }
1934
1935 /*
1936  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1937  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1938  */
1939 static inline struct page *
1940 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1941         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1942         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1943         int migratetype)
1944 {
1945         struct page *page;
1946
1947         do {
1948                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1949                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1950                         preferred_zone, migratetype);
1951
1952                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1953                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1954         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1955
1956         return page;
1957 }
1958
1959 static inline
1960 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1961                                                 enum zone_type high_zoneidx,
1962                                                 enum zone_type classzone_idx)
1963 {
1964         struct zoneref *z;
1965         struct zone *zone;
1966
1967         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1968                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
1969 }
1970
1971 static inline int
1972 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1973 {
1974         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1975         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1976
1977         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1978         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
1979
1980         /*
1981          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1982          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1983          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1984          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1985          */
1986         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1987
1988         if (!wait) {
1989                 /*
1990                  * Not worth trying to allocate harder for
1991                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
1992                  */
1993                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1994                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1995                 /*
1996                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1997                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1998                  */
1999                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2000         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2001                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2002
2003         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2004                 if (!in_interrupt() &&
2005                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2006                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2007                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2008         }
2009
2010         return alloc_flags;
2011 }
2012
2013 static inline struct page *
2014 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2015         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2016         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2017         int migratetype)
2018 {
2019         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2020         struct page *page = NULL;
2021         int alloc_flags;
2022         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2023         unsigned long did_some_progress;
2024         bool sync_migration = false;
2025
2026         /*
2027          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2028          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2029          * be using allocators in order of preference for an area that is
2030          * too large.
2031          */
2032         if (order >= MAX_ORDER) {
2033                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2034                 return NULL;
2035         }
2036
2037         /*
2038          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2039          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2040          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2041          * using a larger set of nodes after it has established that the
2042          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2043          * over allocated.
2044          */
2045         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2046                 goto nopage;
2047
2048 restart:
2049         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2050                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2051                                                 zone_idx(preferred_zone));
2052
2053         /*
2054          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2055          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2056          * to how we want to proceed.
2057          */
2058         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2059
2060         /*
2061          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2062          * cpusets.
2063          */
2064         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2065                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2066                                         &preferred_zone);
2067
2068         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2069         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2070                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2071                         preferred_zone, migratetype);
2072         if (page)
2073                 goto got_pg;
2074
2075 rebalance:
2076         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2077         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2078                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2079                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2080                                 preferred_zone, migratetype);
2081                 if (page)
2082                         goto got_pg;
2083         }
2084
2085         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2086         if (!wait)
2087                 goto nopage;
2088
2089         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2090         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2091                 goto nopage;
2092
2093         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2094         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2095                 goto nopage;
2096
2097         /*
2098          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2099          * attempts after direct reclaim are synchronous
2100          */
2101         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2102                                         zonelist, high_zoneidx,
2103                                         nodemask,
2104                                         alloc_flags, preferred_zone,
2105                                         migratetype, &did_some_progress,
2106                                         sync_migration);
2107         if (page)
2108                 goto got_pg;
2109         sync_migration = !(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD);
2110
2111         /* Try direct reclaim and then allocating */
2112         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2113                                         zonelist, high_zoneidx,
2114                                         nodemask,
2115                                         alloc_flags, preferred_zone,
2116                                         migratetype, &did_some_progress);
2117         if (page)
2118                 goto got_pg;
2119
2120         /*
2121          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2122          * running out of options and have to consider going OOM
2123          */
2124         if (!did_some_progress) {
2125                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2126                         if (oom_killer_disabled)
2127                                 goto nopage;
2128                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2129                                         zonelist, high_zoneidx,
2130                                         nodemask, preferred_zone,
2131                                         migratetype);
2132                         if (page)
2133                                 goto got_pg;
2134
2135                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2136                                 /*
2137                                  * The oom killer is not called for high-order
2138                                  * allocations that may fail, so if no progress
2139                                  * is being made, there are no other options and
2140                                  * retrying is unlikely to help.
2141                                  */
2142                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2143                                         goto nopage;
2144                                 /*
2145                                  * The oom killer is not called for lowmem
2146                                  * allocations to prevent needlessly killing
2147                                  * innocent tasks.
2148                                  */
2149                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2150                                         goto nopage;
2151                         }
2152
2153                         goto restart;
2154                 }
2155         }
2156
2157         /* Check if we should retry the allocation */
2158         pages_reclaimed += did_some_progress;
2159         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2160                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2161                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2162                 goto rebalance;
2163         } else {
2164                 /*
2165                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2166                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2167                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2168                  */
2169                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2170                                         zonelist, high_zoneidx,
2171                                         nodemask,
2172                                         alloc_flags, preferred_zone,
2173                                         migratetype, &did_some_progress,
2174                                         sync_migration);
2175                 if (page)
2176                         goto got_pg;
2177         }
2178
2179 nopage:
2180         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2181                 unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2182
2183                 /*
2184                  * This documents exceptions given to allocations in certain
2185                  * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2186                  * of allowed nodes.
2187                  */
2188                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2189                         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2190                             (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2191                                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2192                 if (in_interrupt() || !wait)
2193                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2194
2195                 pr_warning("%s: page allocation failure. order:%d, mode:0x%x\n",
2196                         current->comm, order, gfp_mask);
2197                 dump_stack();
2198                 if (!should_suppress_show_mem())
2199                         show_mem(filter);
2200         }
2201         return page;
2202 got_pg:
2203         if (kmemcheck_enabled)
2204                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2205         return page;
2206
2207 }
2208
2209 /*
2210  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2211  */
2212 struct page *
2213 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2214                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2215 {
2216         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2217         struct zone *preferred_zone;
2218         struct page *page;
2219         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2220
2221         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2222
2223         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2224
2225         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2226
2227         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2228                 return NULL;
2229
2230         /*
2231          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2232          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2233          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2234          */
2235         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2236                 return NULL;
2237
2238         get_mems_allowed();
2239         /* The preferred zone is used for statistics later */
2240         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2241                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2242                                 &preferred_zone);
2243         if (!preferred_zone) {
2244                 put_mems_allowed();
2245                 return NULL;
2246         }
2247
2248         /* First allocation attempt */
2249         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2250                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2251                         preferred_zone, migratetype);
2252         if (unlikely(!page))
2253                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2254                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2255                                 preferred_zone, migratetype);
2256         put_mems_allowed();
2257
2258         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2259         return page;
2260 }
2261 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2262
2263 /*
2264  * Common helper functions.
2265  */
2266 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2267 {
2268         struct page *page;
2269
2270         /*
2271          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2272          * a highmem page
2273          */
2274         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2275
2276         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2277         if (!page)
2278                 return 0;
2279         return (unsigned long) page_address(page);
2280 }
2281 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2282
2283 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2284 {
2285         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2286 }
2287 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2288
2289 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2290 {
2291         int i = pagevec_count(pvec);
2292
2293         while (--i >= 0) {
2294                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2295                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2296         }
2297 }
2298
2299 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2300 {
2301         if (put_page_testzero(page)) {
2302                 if (order == 0)
2303                         free_hot_cold_page(page, 0);
2304                 else
2305                         __free_pages_ok(page, order);
2306         }
2307 }
2308
2309 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2310
2311 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2312 {
2313         if (addr != 0) {
2314                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2315                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2316         }
2317 }
2318
2319 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2320
2321 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2322 {
2323         if (addr) {
2324                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2325                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2326
2327                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2328                 while (used < alloc_end) {
2329                         free_page(used);
2330                         used += PAGE_SIZE;
2331                 }
2332         }
2333         return (void *)addr;
2334 }
2335
2336 /**
2337  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2338  * @size: the number of bytes to allocate
2339  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2340  *
2341  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2342  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2343  * allocate memory in power-of-two pages.
2344  *
2345  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2346  *
2347  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2348  */
2349 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2350 {
2351         unsigned int order = get_order(size);
2352         unsigned long addr;
2353
2354         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2355         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2356 }
2357 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2358
2359 /**
2360  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2361  *                         pages on a node.
2362  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2363  * @size: the number of bytes to allocate
2364  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2365  *
2366  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2367  * back.
2368  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2369  * but is not exact.
2370  */
2371 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2372 {
2373         unsigned order = get_order(size);
2374         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2375         if (!p)
2376                 return NULL;
2377         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2378 }
2379 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2380
2381 /**
2382  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2383  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2384  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2385  *
2386  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2387  */
2388 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2389 {
2390         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2391         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2392
2393         while (addr < end) {
2394                 free_page(addr);
2395                 addr += PAGE_SIZE;
2396         }
2397 }
2398 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2399
2400 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2401 {
2402         struct zoneref *z;
2403         struct zone *zone;
2404
2405         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2406         unsigned int sum = 0;
2407
2408         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2409
2410         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2411                 unsigned long size = zone->present_pages;
2412                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2413                 if (size > high)
2414                         sum += size - high;
2415         }
2416
2417         return sum;
2418 }
2419
2420 /*
2421  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2422  */
2423 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2424 {
2425         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2426 }
2427 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2428
2429 /*
2430  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2431  */
2432 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2433 {
2434         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2435 }
2436
2437 static inline void show_node(struct zone *zone)
2438 {
2439         if (NUMA_BUILD)
2440                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2441 }
2442
2443 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2444 {
2445         val->totalram = totalram_pages;
2446         val->sharedram = 0;
2447         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2448         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2449         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2450         val->freehigh = nr_free_highpages();
2451         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2452 }
2453
2454 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2455
2456 #ifdef CONFIG_NUMA
2457 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2458 {
2459         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2460
2461         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2462         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2463 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2464         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2465         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2466                         NR_FREE_PAGES);
2467 #else
2468         val->totalhigh = 0;
2469         val->freehigh = 0;
2470 #endif
2471         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2472 }
2473 #endif
2474
2475 /*
2476  * Determine whether the zone's node should be displayed or not, depending on
2477  * whether SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to __show_free_areas().
2478  */
2479 static bool skip_free_areas_zone(unsigned int flags, const struct zone *zone)
2480 {
2481         bool ret = false;
2482
2483         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2484                 goto out;
2485
2486         get_mems_allowed();
2487         ret = !node_isset(zone->zone_pgdat->node_id,
2488                                 cpuset_current_mems_allowed);
2489         put_mems_allowed();
2490 out:
2491         return ret;
2492 }
2493
2494 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2495
2496 /*
2497  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2498  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2499  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2500  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2501  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2502  */
2503 void __show_free_areas(unsigned int filter)
2504 {
2505         int cpu;
2506         struct zone *zone;
2507
2508         for_each_populated_zone(zone) {
2509                 if (skip_free_areas_zone(filter, zone))
2510                         continue;
2511                 show_node(zone);
2512                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2513
2514                 for_each_online_cpu(cpu) {
2515                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2516
2517                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2518
2519                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2520                                cpu, pageset->pcp.high,
2521                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2522                 }
2523         }
2524
2525         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2526                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2527                 " unevictable:%lu"
2528                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2529                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2530                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2531                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2532                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2533                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2534                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2535                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2536                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2537                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2538                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2539                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2540                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2541                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2542                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2543                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2544                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2545                 global_page_state(NR_SHMEM),
2546                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2547                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2548
2549         for_each_populated_zone(zone) {
2550                 int i;
2551
2552                 if (skip_free_areas_zone(filter, zone))
2553                         continue;
2554                 show_node(zone);
2555                 printk("%s"
2556                         " free:%lukB"
2557                         " min:%lukB"
2558                         " low:%lukB"
2559                         " high:%lukB"
2560                         " active_anon:%lukB"
2561                         " inactive_anon:%lukB"
2562                         " active_file:%lukB"
2563                         " inactive_file:%lukB"
2564                         " unevictable:%lukB"
2565                         " isolated(anon):%lukB"
2566                         " isolated(file):%lukB"
2567                         " present:%lukB"
2568                         " mlocked:%lukB"
2569                         " dirty:%lukB"
2570                         " writeback:%lukB"
2571                         " mapped:%lukB"
2572                         " shmem:%lukB"
2573                         " slab_reclaimable:%lukB"
2574                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2575                         " kernel_stack:%lukB"
2576                         " pagetables:%lukB"
2577                         " unstable:%lukB"
2578                         " bounce:%lukB"
2579                         " writeback_tmp:%lukB"
2580                         " pages_scanned:%lu"
2581                         " all_unreclaimable? %s"
2582                         "\n",
2583                         zone->name,
2584                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2585                         K(min_wmark_pages(zone)),
2586                         K(low_wmark_pages(zone)),
2587                         K(high_wmark_pages(zone)),
2588                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2589                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2590                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2591                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2592                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2593                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2594                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2595                         K(zone->present_pages),
2596                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2597                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2598                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2599                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2600                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2601                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2602                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2603                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2604                                 THREAD_SIZE / 1024,
2605                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2606                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2607                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2608                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2609                         zone->pages_scanned,
2610                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2611                         );
2612                 printk("lowmem_reserve[]:");
2613                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2614                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2615                 printk("\n");
2616         }
2617
2618         for_each_populated_zone(zone) {
2619                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2620
2621                 if (skip_free_areas_zone(filter, zone))
2622                         continue;
2623                 show_node(zone);
2624                 printk("%s: ", zone->name);
2625
2626                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2627                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2628                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2629                         total += nr[order] << order;
2630                 }
2631                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2632                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2633                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2634                 printk("= %lukB\n", K(total));
2635         }
2636
2637         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2638
2639         show_swap_cache_info();
2640 }
2641
2642 void show_free_areas(void)
2643 {
2644         __show_free_areas(0);
2645 }
2646
2647 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2648 {
2649         zoneref->zone = zone;
2650         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2651 }
2652
2653 /*
2654  * Builds allocation fallback zone lists.
2655  *
2656  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2657  */
2658 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2659                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2660 {
2661         struct zone *zone;
2662
2663         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2664         zone_type++;
2665
2666         do {
2667                 zone_type--;
2668                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2669                 if (populated_zone(zone)) {
2670                         zoneref_set_zone(zone,
2671                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2672                         check_highest_zone(zone_type);
2673                 }
2674
2675         } while (zone_type);
2676         return nr_zones;
2677 }
2678
2679
2680 /*
2681  *  zonelist_order:
2682  *  0 = automatic detection of better ordering.
2683  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2684  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2685  *
2686  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2687  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2688  */
2689 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2690 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2691 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2692
2693 /* zonelist order in the kernel.
2694  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2695  */
2696 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2697 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2698
2699
2700 #ifdef CONFIG_NUMA
2701 /* The value user specified ....changed by config */
2702 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2703 /* string for sysctl */
2704 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2705 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2706
2707 /*
2708  * interface for configure zonelist ordering.
2709  * command line option "numa_zonelist_order"
2710  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2711  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2712  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2713  */
2714
2715 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2716 {
2717         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2718                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2719         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2720                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2721         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2722                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2723         } else {
2724                 printk(KERN_WARNING
2725                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2726                         "%s\n", s);
2727                 return -EINVAL;
2728         }
2729         return 0;
2730 }
2731
2732 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2733 {
2734         int ret;
2735
2736         if (!s)
2737                 return 0;
2738
2739         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2740         if (ret == 0)
2741                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2742
2743         return ret;
2744 }
2745 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2746
2747 /*
2748  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2749  */
2750 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2751                 void __user *buffer, size_t *length,
2752                 loff_t *ppos)
2753 {
2754         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2755         int ret;
2756         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2757
2758         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2759         if (write)
2760                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2761         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2762         if (ret)
2763                 goto out;
2764         if (write) {
2765                 int oldval = user_zonelist_order;
2766                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2767                         /*
2768                          * bogus value.  restore saved string
2769                          */
2770                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2771                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2772                         user_zonelist_order = oldval;
2773                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2774                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2775                         build_all_zonelists(NULL);
2776                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2777                 }
2778         }
2779 out:
2780         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2781         return ret;
2782 }
2783
2784
2785 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2786 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2787
2788 /**
2789  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2790  * @node: node whose fallback list we're appending
2791  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2792  *
2793  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2794  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2795  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2796  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2797  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2798  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2799  * on them otherwise.
2800  * It returns -1 if no node is found.
2801  */
2802 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2803 {
2804         int n, val;
2805         int min_val = INT_MAX;
2806         int best_node = -1;
2807         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2808
2809         /* Use the local node if we haven't already */
2810         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2811                 node_set(node, *used_node_mask);
2812                 return node;
2813         }
2814
2815         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2816
2817                 /* Don't want a node to appear more than once */
2818                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2819                         continue;
2820
2821                 /* Use the distance array to find the distance */
2822                 val = node_distance(node, n);
2823
2824                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2825                 val += (n < node);
2826
2827                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2828                 tmp = cpumask_of_node(n);
2829                 if (!cpumask_empty(tmp))
2830                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2831
2832                 /* Slight preference for less loaded node */
2833                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2834                 val += node_load[n];
2835
2836                 if (val < min_val) {
2837                         min_val = val;
2838                         best_node = n;
2839                 }
2840         }
2841
2842         if (best_node >= 0)
2843                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2844
2845         return best_node;
2846 }
2847
2848
2849 /*
2850  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2851  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2852  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2853  */
2854 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2855 {
2856         int j;
2857         struct zonelist *zonelist;
2858
2859         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2860         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2861                 ;
2862         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2863                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2864         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2865         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2866 }
2867
2868 /*
2869  * Build gfp_thisnode zonelists
2870  */
2871 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2872 {
2873         int j;
2874         struct zonelist *zonelist;
2875
2876         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2877         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2878         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2879         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2880 }
2881
2882 /*
2883  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2884  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2885  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2886  * may still exist in local DMA zone.
2887  */
2888 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2889
2890 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2891 {
2892         int pos, j, node;
2893         int zone_type;          /* needs to be signed */
2894         struct zone *z;
2895         struct zonelist *zonelist;
2896
2897         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2898         pos = 0;
2899         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2900                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2901                         node = node_order[j];
2902                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2903                         if (populated_zone(z)) {
2904                                 zoneref_set_zone(z,
2905                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2906                                 check_highest_zone(zone_type);
2907                         }
2908                 }
2909         }
2910         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2911         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2912 }
2913
2914 static int default_zonelist_order(void)
2915 {
2916         int nid, zone_type;
2917         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2918         struct zone *z;
2919         int average_size;
2920         /*
2921          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2922          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2923          * into OOM very easily.
2924          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2925          */
2926         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2927         low_kmem_size = 0;
2928         total_size = 0;
2929         for_each_online_node(nid) {
2930                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2931                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2932                         if (populated_zone(z)) {
2933                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2934                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2935                                 total_size += z->present_pages;
2936                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2937                                 /*
2938                                  * If any node has only lowmem, then node order
2939                                  * is preferred to allow kernel allocations
2940                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2941                                  * on other nodes when there is an abundance of
2942                                  * lowmem available to allocate from.
2943                                  */
2944                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2945                         }
2946                 }
2947         }
2948         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2949             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2950                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2951         /*
2952          * look into each node's config.
2953          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2954          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2955          */
2956         average_size = total_size /
2957                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2958         for_each_online_node(nid) {
2959                 low_kmem_size = 0;
2960                 total_size = 0;
2961                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2962                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2963                         if (populated_zone(z)) {
2964                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2965                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2966                                 total_size += z->present_pages;
2967                         }
2968                 }
2969                 if (low_kmem_size &&
2970                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2971                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2972                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2973         }
2974         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2975 }
2976
2977 static void set_zonelist_order(void)
2978 {
2979         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2980                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2981         else
2982                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2983 }
2984
2985 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2986 {
2987         int j, node, load;
2988         enum zone_type i;
2989         nodemask_t used_mask;
2990         int local_node, prev_node;
2991         struct zonelist *zonelist;
2992         int order = current_zonelist_order;
2993
2994         /* initialize zonelists */
2995         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2996                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2997                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2998                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2999         }
3000
3001         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3002         local_node = pgdat->node_id;
3003         load = nr_online_nodes;
3004         prev_node = local_node;
3005         nodes_clear(used_mask);
3006
3007         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3008         j = 0;
3009
3010         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3011                 int distance = node_distance(local_node, node);
3012
3013                 /*
3014                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3015                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3016                  */
3017                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3018                         zone_reclaim_mode = 1;
3019
3020                 /*
3021                  * We don't want to pressure a particular node.
3022                  * So adding penalty to the first node in same
3023                  * distance group to make it round-robin.
3024                  */
3025                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3026                         node_load[node] = load;
3027
3028                 prev_node = node;
3029                 load--;
3030                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3031                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3032                 else
3033                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3034         }
3035
3036         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3037                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3038                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3039         }
3040
3041         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3042 }
3043
3044 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3045 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3046 {
3047         struct zonelist *zonelist;
3048         struct zonelist_cache *zlc;
3049         struct zoneref *z;
3050
3051         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3052         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3053         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3054         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3055                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3056 }
3057
3058 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3059 /*
3060  * Return node id of node used for "local" allocations.
3061  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3062  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3063  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3064  */
3065 int local_memory_node(int node)
3066 {
3067         struct zone *zone;
3068
3069         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3070                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3071                                    NULL,
3072                                    &zone);
3073         return zone->node;
3074 }
3075 #endif
3076
3077 #else   /* CONFIG_NUMA */
3078
3079 static void set_zonelist_order(void)
3080 {
3081         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3082 }
3083
3084 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3085 {
3086         int node, local_node;
3087         enum zone_type j;
3088         struct zonelist *zonelist;
3089
3090         local_node = pgdat->node_id;
3091
3092         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3093         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3094
3095         /*
3096          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3097          * of all the other nodes.
3098          * We don't want to pressure a particular node, so when
3099          * building the zones for node N, we make sure that the
3100          * zones coming right after the local ones are those from
3101          * node N+1 (modulo N)
3102          */
3103         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3104                 if (!node_online(node))
3105                         continue;
3106                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3107                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3108         }
3109         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3110                 if (!node_online(node))
3111                         continue;
3112                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3113                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3114         }
3115
3116         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3117         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3118 }
3119
3120 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3121 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3122 {
3123         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3124 }
3125
3126 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3127
3128 /*
3129  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3130  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3131  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3132  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3133  * with interrupts disabled.
3134  *
3135  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3136  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3137  * hotplugged processors.
3138  *
3139  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3140  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3141  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3142  */
3143 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3144 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3145 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3146
3147 /*
3148  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3149  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3150  */
3151 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3152
3153 /* return values int ....just for stop_machine() */
3154 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3155 {
3156         int nid;
3157         int cpu;
3158
3159 #ifdef CONFIG_NUMA
3160         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3161 #endif
3162         for_each_online_node(nid) {
3163                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3164
3165                 build_zonelists(pgdat);
3166                 build_zonelist_cache(pgdat);
3167         }
3168
3169         /*
3170          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3171          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3172          * each zone will be allocated later when the per cpu
3173          * allocator is available.
3174          *
3175          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3176          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3177          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3178          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3179          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3180          * (a chicken-egg dilemma).
3181          */
3182         for_each_possible_cpu(cpu) {
3183                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3184
3185 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3186                 /*
3187                  * We now know the "local memory node" for each node--
3188                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3189                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3190                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3191                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3192                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3193                  */
3194                 if (cpu_online(cpu))
3195                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3196 #endif
3197         }
3198
3199         return 0;
3200 }
3201
3202 /*
3203  * Called with zonelists_mutex held always
3204  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3205  */
3206 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3207 {
3208         set_zonelist_order();
3209
3210         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3211                 __build_all_zonelists(NULL);
3212                 mminit_verify_zonelist();
3213                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3214         } else {
3215                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3216                    of zonelist */
3217 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3218                 if (data)
3219                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3220 #endif
3221                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3222                 /* cpuset refresh routine should be here */
3223         }
3224         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3225         /*
3226          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3227          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3228          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3229          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3230          * disabled and enable it later
3231          */
3232         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3233                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3234         else
3235                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3236
3237         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3238                 "Total pages: %ld\n",
3239                         nr_online_nodes,
3240                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3241                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3242                         vm_total_pages);
3243 #ifdef CONFIG_NUMA
3244         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3245 #endif
3246 }
3247
3248 /*
3249  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3250  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3251  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3252  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3253  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3254  * conservative, even though it seems large.
3255  *
3256  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3257  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3258  */
3259 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3260
3261 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3262 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3263 {
3264         unsigned long size = 1;
3265
3266         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3267
3268         while (size < pages)
3269                 size <<= 1;
3270
3271         /*
3272          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3273          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3274          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3275          */
3276         size = min(size, 4096UL);
3277
3278         return max(size, 4UL);
3279 }
3280 #else
3281 /*
3282  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3283  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3284  *
3285  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3286  *
3287  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3288  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3289  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3290  *
3291  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3292  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3293  *
3294  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3295  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3296  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3297  */
3298 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3299 {
3300         return 4096UL;
3301 }
3302 #endif
3303
3304 /*
3305  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3306  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3307  * hash function before the remainder is taken.
3308  */
3309 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3310 {
3311         return ffz(~size);
3312 }
3313
3314 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3315
3316 /*
3317  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3318  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3319  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3320  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3321  * blocks as reclaim kicks in
3322  */
3323 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3324 {
3325         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3326         struct page *page;
3327         unsigned long block_migratetype;
3328         int reserve;
3329
3330         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3331         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3332         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3333         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3334                                                         pageblock_order;
3335
3336         /*
3337          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3338          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3339          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3340          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3341          * future allocation of hugepages at runtime.
3342          */
3343         reserve = min(2, reserve);
3344
3345         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3346                 if (!pfn_valid(pfn))
3347                         continue;
3348                 page = pfn_to_page(pfn);
3349
3350                 /* Watch out for overlapping nodes */
3351                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3352                         continue;
3353
3354                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3355                 if (PageReserved(page))
3356                         continue;
3357
3358                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3359
3360                 /* If this block is reserved, account for it */
3361                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3362                         reserve--;
3363                         continue;
3364                 }
3365
3366                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3367                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3368                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3369                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3370                         reserve--;
3371                         continue;
3372                 }
3373
3374                 /*
3375                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3376                  * take it back
3377                  */
3378                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3379                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3380                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3381                 }
3382         }
3383 }
3384
3385 /*
3386  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3387  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3388  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3389  */
3390 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3391                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3392 {
3393         struct page *page;
3394         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3395         unsigned long pfn;
3396         struct zone *z;
3397
3398         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3399                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3400
3401         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3402         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3403                 /*
3404                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3405                  * handed to this function.  They do not
3406                  * exist on hotplugged memory.
3407                  */
3408                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3409                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3410                                 continue;
3411                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3412                                 continue;
3413                 }
3414                 page = pfn_to_page(pfn);
3415                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3416                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3417                 init_page_count(page);
3418                 reset_page_mapcount(page);
3419                 SetPageReserved(page);
3420                 /*
3421                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3422                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3423                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3424                  * the address space during boot when many long-lived
3425                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3426                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3427                  * setup_zone_migrate_reserve()
3428                  *
3429                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3430                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3431                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3432                  * pfn out of zone.
3433                  */
3434                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3435                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3436                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3437                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3438
3439                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3440 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3441                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3442                 if (!is_highmem_idx(zone))
3443                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3444 #endif
3445         }
3446 }
3447
3448 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3449 {
3450         int order, t;
3451         for_each_migratetype_order(order, t) {
3452                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3453                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3454         }
3455 }
3456
3457 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3458 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3459         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3460 #endif
3461
3462 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3463 {
3464 #ifdef CONFIG_MMU
3465         int batch;
3466
3467         /*
3468          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3469          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3470          *
3471          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3472          */
3473         batch = zone->present_pages / 1024;
3474         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3475                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3476         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3477         if (batch < 1)
3478                 batch = 1;
3479
3480         /*
3481          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3482          * of 2 value was found to be more likely to have
3483          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3484          *
3485          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3486          * batches of pages, one task can end up with a lot
3487          * of pages of one half of the possible page colors
3488          * and the other with pages of the other colors.
3489          */
3490         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3491
3492         return batch;
3493
3494 #else
3495         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3496          * conditions.
3497          *
3498          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3499          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3500          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3501          *
3502          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3503          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3504          * can be a significant delay between the individual batches being
3505          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3506          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3507          */
3508         return 0;
3509 #endif
3510 }
3511
3512 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3513 {
3514         struct per_cpu_pages *pcp;
3515         int migratetype;
3516
3517         memset(p, 0, sizeof(*p));
3518
3519         pcp = &p->pcp;
3520         pcp->count = 0;
3521         pcp->high = 6 * batch;
3522         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3523         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3524                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3525 }
3526
3527 /*
3528  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3529  * to the value high for the pageset p.
3530  */
3531
3532 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3533                                 unsigned long high)
3534 {
3535         struct per_cpu_pages *pcp;
3536
3537         pcp = &p->pcp;
3538         pcp->high = high;
3539         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3540         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3541                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3542 }
3543
3544 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3545 {
3546         int cpu;
3547
3548         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3549
3550         for_each_possible_cpu(cpu) {
3551                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3552
3553                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3554
3555                 if (percpu_pagelist_fraction)
3556                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3557                                 (zone->present_pages /
3558                                         percpu_pagelist_fraction));
3559         }
3560 }
3561
3562 /*
3563  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3564  * Before this call only boot pagesets were available.
3565  */
3566 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3567 {
3568         struct zone *zone;
3569
3570         for_each_populated_zone(zone)
3571                 setup_zone_pageset(zone);
3572 }
3573
3574 static noinline __init_refok
3575 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3576 {
3577         int i;
3578         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3579         size_t alloc_size;
3580
3581         /*
3582          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3583          * per zone.
3584          */
3585         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3586                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3587         zone->wait_table_bits =
3588                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3589         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3590                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3591
3592         if (!slab_is_available()) {
3593                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3594                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3595         } else {
3596                 /*
3597                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3598                  * via memory hot-add.
3599                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3600                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3601                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3602                  * node itself as well.
3603                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3604                  * necessary.
3605                  */
3606                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3607         }
3608         if (!zone->wait_table)
3609                 return -ENOMEM;
3610
3611         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3612                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3613
3614         return 0;
3615 }
3616
3617 static int __zone_pcp_update(void *data)
3618 {
3619         struct zone *zone = data;
3620         int cpu;
3621         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3622
3623         for_each_possible_cpu(cpu) {
3624                 struct per_cpu_pageset *pset;
3625                 struct per_cpu_pages *pcp;
3626
3627                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3628                 pcp = &pset->pcp;
3629
3630                 local_irq_save(flags);
3631                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3632                 setup_pageset(pset, batch);
3633                 local_irq_restore(flags);
3634         }
3635         return 0;
3636 }
3637
3638 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3639 {
3640         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3641 }
3642
3643 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3644 {
3645         /*
3646          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3647          * relies on the ability of the linker to provide the
3648          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3649          */
3650         zone->pageset = &boot_pageset;
3651
3652         if (zone->present_pages)
3653                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3654                         zone->name, zone->present_pages,
3655                                          zone_batchsize(zone));
3656 }
3657
3658 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3659                                         unsigned long zone_start_pfn,
3660                                         unsigned long size,
3661                                         enum memmap_context context)
3662 {
3663         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3664         int ret;
3665         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3666         if (ret)
3667                 return ret;
3668         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3669
3670         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3671
3672         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3673                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3674                         pgdat->node_id,
3675                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3676                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3677
3678         zone_init_free_lists(zone);
3679
3680         return 0;
3681 }
3682
3683 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3684 /*
3685  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3686  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3687  */
3688 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3689 {
3690         int i;
3691
3692         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3693                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3694                         return i;
3695
3696         return -1;
3697 }
3698
3699 /*
3700  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3701  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3702  */
3703 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3704 {
3705         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3706                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3707                         return index;
3708
3709         return -1;
3710 }
3711
3712 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3713 /*
3714  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3715  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3716  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3717  * alternative
3718  */
3719 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3720 {
3721         int i;
3722
3723         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3724                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3725                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3726
3727                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3728                         return early_node_map[i].nid;
3729         }
3730         /* This is a memory hole */
3731         return -1;
3732 }
3733 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3734
3735 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3736 {
3737         int nid;
3738
3739         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3740         if (nid >= 0)
3741                 return nid;
3742         /* just returns 0 */
3743         return 0;
3744 }
3745
3746 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3747 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3748 {
3749         int nid;
3750
3751         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3752         if (nid >= 0 && nid != node)
3753                 return false;
3754         return true;
3755 }
3756 #endif
3757
3758 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3759 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3760         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3761                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3762
3763 /**
3764  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3765  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3766  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3767  *
3768  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3769  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3770  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3771  */
3772 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3773                                                 unsigned long max_low_pfn)
3774 {
3775         int i;
3776
3777         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3778                 unsigned long size_pages = 0;
3779                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3780
3781                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3782                         continue;
3783
3784                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3785                         end_pfn = max_low_pfn;
3786
3787                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3788                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3789                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3790                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3791         }
3792 }
3793
3794 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3795 /*
3796  * Basic iterator support. Return the last range of PFNs for a node
3797  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns last region regardless of node
3798  */
3799 static int __meminit last_active_region_index_in_nid(int nid)
3800 {
3801         int i;
3802
3803         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i >= 0; i--)
3804                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3805                         return i;
3806
3807         return -1;
3808 }
3809
3810 /*
3811  * Basic iterator support. Return the previous active range of PFNs for a node
3812  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3813  */
3814 static int __meminit previous_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3815 {
3816         for (index = index - 1; index >= 0; index--)
3817                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3818                         return index;
3819
3820         return -1;
3821 }
3822
3823 #define for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) \
3824         for (i = last_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3825                                 i = previous_active_region_index_in_nid(i, nid))
3826
3827 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3828                                         u64 goal, u64 limit)
3829 {
3830         int i;
3831
3832         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3833         for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) {
3834                 u64 addr;
3835                 u64 ei_start, ei_last;
3836                 u64 final_start, final_end;
3837
3838                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3839                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3840                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3841                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3842
3843                 final_start = max(ei_start, goal);
3844                 final_end = min(ei_last, limit);
3845
3846                 if (final_start >= final_end)
3847                         continue;
3848
3849                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3850
3851                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3852                         continue;
3853
3854                 return addr;
3855         }
3856
3857         return MEMBLOCK_ERROR;
3858 }
3859 #endif
3860
3861 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3862                                    int nr_range, int nid)
3863 {
3864         int i;
3865         u64 start, end;
3866
3867         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3868         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3869                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3870                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3871                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3872         }
3873         return nr_range;
3874 }
3875
3876 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3877 {
3878         int i;
3879         int ret;
3880
3881         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3882                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3883                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3884                 if (ret)
3885                         break;
3886         }
3887 }
3888 /**
3889  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3890  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3891  *
3892  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3893  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3894  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3895  */
3896 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3897 {
3898         int i;
3899
3900         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3901                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3902                                 early_node_map[i].start_pfn,
3903                                 early_node_map[i].end_pfn);
3904 }
3905
3906 /**
3907  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3908  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3909  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3910  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3911  *
3912  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3913  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3914  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3915  * PFNs will be 0.
3916  */
3917 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3918                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3919 {
3920         int i;
3921         *start_pfn = -1UL;
3922         *end_pfn = 0;
3923
3924         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3925                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3926                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3927         }
3928
3929         if (*start_pfn == -1UL)
3930                 *start_pfn = 0;
3931 }
3932
3933 /*
3934  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3935  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3936  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3937  */
3938 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3939 {
3940         int zone_index;
3941         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3942                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3943                         continue;
3944
3945                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3946                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3947                         break;
3948         }
3949
3950         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3951         movable_zone = zone_index;
3952 }
3953
3954 /*
3955  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3956  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
3957  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3958  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3959  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3960  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3961  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3962  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3963  */
3964 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3965                                         unsigned long zone_type,
3966                                         unsigned long node_start_pfn,
3967                                         unsigned long node_end_pfn,
3968                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3969                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3970 {
3971         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3972         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3973                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3974                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3975                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3976                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3977                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3978
3979                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3980                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3981                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3982                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3983
3984                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3985                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3986                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3987         }
3988 }
3989
3990 /*
3991  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3992  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3993  */
3994 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3995                                         unsigned long zone_type,
3996                                         unsigned long *ignored)
3997 {
3998         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3999         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4000
4001         /* Get the start and end of the node and zone */
4002         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4003         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4004         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4005         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4006                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4007                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4008
4009         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4010         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4011                 return 0;
4012
4013         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4014         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4015         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4016
4017         /* Return the spanned pages */
4018         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4019 }
4020
4021 /*
4022  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4023  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4024  */
4025 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4026                                 unsigned long range_start_pfn,
4027                                 unsigned long range_end_pfn)
4028 {
4029         int i = 0;
4030         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
4031         unsigned long start_pfn;
4032
4033         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
4034         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
4035         if (i == -1)
4036                 return 0;
4037
4038         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4039
4040         /* Account for ranges before physical memory on this node */
4041         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
4042                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
4043
4044         /* Find all holes for the zone within the node */
4045         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
4046
4047                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
4048                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
4049                         break;
4050
4051                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
4052                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4053                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
4054
4055                 /* Update the hole size cound and move on */
4056                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
4057                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
4058                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
4059                 }
4060                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4061         }
4062
4063         /* Account for ranges past physical memory on this node */
4064         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
4065                 hole_pages += range_end_pfn -
4066                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
4067
4068         return hole_pages;
4069 }
4070
4071 /**
4072  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4073  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4074  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4075  *
4076  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4077  */
4078 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4079                                                         unsigned long end_pfn)
4080 {
4081         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4082 }
4083
4084 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4085 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4086                                         unsigned long zone_type,
4087                                         unsigned long *ignored)
4088 {
4089         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4090         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4091
4092         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4093         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
4094                                                         node_start_pfn);
4095         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
4096                                                         node_end_pfn);
4097
4098         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4099                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4100                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4101         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4102 }
4103
4104 #else
4105 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4106                                         unsigned long zone_type,
4107                                         unsigned long *zones_size)
4108 {
4109         return zones_size[zone_type];
4110 }
4111
4112 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4113                                                 unsigned long zone_type,
4114                                                 unsigned long *zholes_size)
4115 {
4116         if (!zholes_size)
4117                 return 0;
4118
4119         return zholes_size[zone_type];
4120 }
4121
4122 #endif
4123
4124 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4125                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4126 {
4127         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4128         enum zone_type i;
4129
4130         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4131                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4132                                                                 zones_size);
4133         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4134
4135         realtotalpages = totalpages;
4136         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4137                 realtotalpages -=
4138                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4139                                                                 zholes_size);
4140         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4141         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4142                                                         realtotalpages);
4143 }
4144
4145 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4146 /*
4147  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4148  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4149  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4150  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4151  * bytes.
4152  */
4153 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4154 {
4155         unsigned long usemapsize;
4156
4157         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4158         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4159         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4160         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4161
4162         return usemapsize / 8;
4163 }
4164
4165 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4166                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4167 {
4168         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4169         zone->pageblock_flags = NULL;
4170         if (usemapsize)
4171                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4172                                                                    usemapsize);
4173 }
4174 #else
4175 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4176                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4177 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4178
4179 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4180
4181 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4182 static inline int pageblock_default_order(void)
4183 {
4184         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4185                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4186
4187         return MAX_ORDER-1;
4188 }
4189
4190 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4191 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4192 {
4193         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4194         if (pageblock_order)
4195                 return;
4196
4197         /*
4198          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4199          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4200          */
4201         pageblock_order = order;
4202 }
4203 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4204
4205 /*
4206  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4207  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4208  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4209  * pageblock_order based on the kernel config
4210  */
4211 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4212 {
4213         return MAX_ORDER-1;
4214 }
4215 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4216
4217 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4218
4219 /*
4220  * Set up the zone data structures:
4221  *   - mark all pages reserved
4222  *   - mark all memory queues empty
4223  *   - clear the memory bitmaps
4224  */
4225 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4226                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4227 {
4228         enum zone_type j;
4229         int nid = pgdat->node_id;
4230         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4231         int ret;
4232
4233         pgdat_resize_init(pgdat);
4234         pgdat->nr_zones = 0;
4235         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4236         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4237         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4238         
4239         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4240                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4241                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4242                 enum lru_list l;
4243
4244                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4245                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4246                                                                 zholes_size);
4247
4248                 /*
4249                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4250                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4251                  * and per-cpu initialisations
4252                  */
4253                 memmap_pages =
4254                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4255                 if (realsize >= memmap_pages) {
4256                         realsize -= memmap_pages;
4257                         if (memmap_pages)
4258                                 printk(KERN_DEBUG
4259                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4260                                        zone_names[j], memmap_pages);
4261                 } else
4262                         printk(KERN_WARNING
4263                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4264                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4265
4266                 /* Account for reserved pages */
4267                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4268                         realsize -= dma_reserve;
4269                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4270                                         zone_names[0], dma_reserve);
4271                 }
4272
4273                 if (!is_highmem_idx(j))
4274                         nr_kernel_pages += realsize;
4275                 nr_all_pages += realsize;
4276
4277                 zone->spanned_pages = size;
4278                 zone->present_pages = realsize;
4279 #ifdef CONFIG_NUMA
4280                 zone->node = nid;
4281                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4282                                                 / 100;
4283                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4284 #endif
4285                 zone->name = zone_names[j];
4286                 spin_lock_init(&zone->lock);
4287                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4288                 zone_seqlock_init(zone);
4289                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4290
4291                 zone_pcp_init(zone);
4292                 for_each_lru(l) {
4293                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4294                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4295                 }
4296                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4297                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4298                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4299                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4300                 zap_zone_vm_stats(zone);
4301                 zone->flags = 0;
4302                 if (!size)
4303                         continue;
4304
4305                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4306                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4307                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4308                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4309                 BUG_ON(ret);
4310                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4311                 zone_start_pfn += size;
4312         }
4313 }
4314
4315 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4316 {
4317         /* Skip empty nodes */
4318         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4319                 return;
4320
4321 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4322         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4323         if (!pgdat->node_mem_map) {
4324                 unsigned long size, start, end;
4325                 struct page *map;
4326
4327                 /*
4328                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4329                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4330                  * for the buddy allocator to function correctly.
4331                  */
4332                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4333                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4334                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4335                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4336                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4337                 if (!map)
4338                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4339                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4340         }
4341 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4342         /*
4343          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4344          */
4345         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4346                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4347 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4348                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4349                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4350 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4351         }
4352 #endif
4353 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4354 }
4355
4356 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4357                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4358 {
4359         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4360
4361         pgdat->node_id = nid;
4362         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4363         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4364
4365         alloc_node_mem_map(pgdat);
4366 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4367         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4368                 nid, (unsigned long)pgdat,
4369                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4370 #endif
4371
4372         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4373 }
4374
4375 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4376
4377 #if MAX_NUMNODES > 1
4378 /*
4379  * Figure out the number of possible node ids.
4380  */
4381 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4382 {
4383         unsigned int node;
4384         unsigned int highest = 0;
4385
4386         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4387                 highest = node;
4388         nr_node_ids = highest + 1;
4389 }
4390 #else
4391 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4392 {
4393 }
4394 #endif
4395
4396 /**
4397  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4398  * @nid: The node ID the range resides on
4399  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4400  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4401  *
4402  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4403  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4404  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4405  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4406  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4407  */
4408 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4409                                                 unsigned long end_pfn)
4410 {
4411         int i;
4412
4413         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4414                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4415                         "%d entries of %d used\n",
4416                         nid, start_pfn, end_pfn,
4417                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4418
4419         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4420
4421         /* Merge with existing active regions if possible */
4422         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4423                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4424                         continue;
4425
4426                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4427                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4428                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4429                         return;
4430
4431                 /* Merge forward if suitable */
4432                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4433                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4434                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4435                         return;
4436                 }
4437
4438                 /* Merge backward if suitable */
4439                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4440                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4441                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4442                         return;
4443                 }
4444         }
4445
4446         /* Check that early_node_map is large enough */
4447         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4448                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4449                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4450                 return;
4451         }
4452
4453         early_node_map[i].nid = nid;
4454         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4455         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4456         nr_nodemap_entries = i + 1;
4457 }
4458
4459 /**
4460  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4461  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4462  * @start_pfn: The new PFN of the range
4463  * @end_pfn: The new PFN of the range
4464  *
4465  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4466  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4467  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4468  * range.
4469  */
4470 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4471                                 unsigned long end_pfn)
4472 {
4473         int i, j;
4474         int removed = 0;
4475
4476         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4477                           nid, start_pfn, end_pfn);
4478
4479         /* Find the old active region end and shrink */
4480         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4481                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4482                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4483                         /* clear it */
4484                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4485                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4486                         removed = 1;
4487                         continue;
4488                 }
4489                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4490                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4491                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4492                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4493                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4494                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4495                         continue;
4496                 }
4497                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4498                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4499                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4500                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4501                         continue;
4502                 }
4503         }
4504
4505         if (!removed)
4506                 return;
4507
4508         /* remove the blank ones */
4509         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4510                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4511                         continue;
4512                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4513                         continue;
4514                 /* we found it, get rid of it */
4515                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4516                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4517                                 sizeof(early_node_map[j]));
4518                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4519                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4520                 nr_nodemap_entries--;
4521         }
4522 }
4523
4524 /**
4525  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4526  *
4527  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4528  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4529  * all currently registered regions.
4530  */
4531 void __init remove_all_active_ranges(void)
4532 {
4533         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4534         nr_nodemap_entries = 0;
4535 }
4536
4537 /* Compare two active node_active_regions */
4538 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4539 {
4540         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4541         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4542
4543         /* Done this way to avoid overflows */
4544         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4545                 return 1;
4546         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4547                 return -1;
4548
4549         return 0;
4550 }
4551
4552 /* sort the node_map by start_pfn */
4553 void __init sort_node_map(void)
4554 {
4555         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4556                         sizeof(struct node_active_region),
4557                         cmp_node_active_region, NULL);
4558 }
4559
4560 /* Find the lowest pfn for a node */
4561 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4562 {
4563         int i;
4564         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4565
4566         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4567         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4568                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4569
4570         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4571                 printk(KERN_WARNING
4572                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4573                 return 0;
4574         }
4575
4576         return min_pfn;
4577 }
4578
4579 /**
4580  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4581  *
4582  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4583  * add_active_range().
4584  */
4585 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4586 {
4587         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4588 }
4589
4590 /*
4591  * early_calculate_totalpages()
4592  * Sum pages in active regions for movable zone.
4593  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4594  */
4595 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4596 {
4597         int i;
4598         unsigned long totalpages = 0;
4599
4600         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4601                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4602                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4603                 totalpages += pages;
4604                 if (pages)
4605                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4606         }
4607         return totalpages;
4608 }
4609
4610 /*
4611  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4612  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4613  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4614  * others
4615  */
4616 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4617 {
4618         int i, nid;
4619         unsigned long usable_startpfn;
4620         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4621         /* save the state before borrow the nodemask */
4622         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4623         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4624         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4625
4626         /*
4627          * If movablecore was specified, calculate what size of
4628          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4629          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4630          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4631          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4632          * what movablecore would have allowed.
4633          */
4634         if (required_movablecore) {
4635                 unsigned long corepages;
4636
4637                 /*
4638                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4639                  * was requested by the user
4640                  */
4641                 required_movablecore =
4642                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4643                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4644
4645                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4646         }
4647
4648         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4649         if (!required_kernelcore)
4650                 goto out;
4651
4652         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4653         find_usable_zone_for_movable();
4654         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4655
4656 restart:
4657         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4658         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4659         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4660                 /*
4661                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4662                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4663                  * amount of memory for the kernel
4664                  */
4665                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4666                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4667
4668                 /*
4669                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4670                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4671                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4672                  */
4673                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4674
4675                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4676                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4677                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4678                         unsigned long size_pages;
4679
4680                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4681                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4682                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4683                         if (start_pfn >= end_pfn)
4684                                 continue;
4685
4686                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4687                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4688                                 unsigned long kernel_pages;
4689                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4690                                                                 - start_pfn;
4691
4692                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4693                                                         kernelcore_remaining);
4694                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4695                                                         required_kernelcore);
4696
4697                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4698                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4699
4700                                         /*
4701                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4702                                          * that if we have to rebalance
4703                                          * kernelcore across nodes, we will
4704                                          * not double account here
4705                                          */
4706                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4707                                         continue;
4708                                 }
4709                                 start_pfn = usable_startpfn;
4710                         }
4711
4712                         /*
4713                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4714                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4715                          * number of pages used as kernelcore
4716                          */
4717                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4718                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4719                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4720                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4721
4722                         /*
4723                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4724                          * break if the kernelcore for this node has been
4725                          * satisified
4726                          */
4727                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4728                                                                 size_pages);
4729                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4730                         if (!kernelcore_remaining)
4731                                 break;
4732                 }
4733         }
4734
4735         /*
4736          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4737          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4738          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4739          * satisified
4740          */
4741         usable_nodes--;
4742         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4743                 goto restart;
4744
4745         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4746         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4747                 zone_movable_pfn[nid] =
4748                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4749
4750 out:
4751         /* restore the node_state */
4752         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4753 }
4754
4755 /* Any regular memory on that node ? */
4756 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4757 {
4758 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4759         enum zone_type zone_type;
4760
4761         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4762                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4763                 if (zone->present_pages)
4764                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4765         }
4766 #endif
4767 }
4768
4769 /**
4770  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4771  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4772  *
4773  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4774  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4775  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4776  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4777  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4778  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4779  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4780  * at arch_max_dma_pfn.
4781  */
4782 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4783 {
4784         unsigned long nid;
4785         int i;
4786
4787         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4788         sort_node_map();
4789
4790         /* Record where the zone boundaries are */
4791         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4792                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4793         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4794                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4795         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4796         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4797         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4798                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4799                         continue;
4800                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4801                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4802                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4803                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4804         }
4805         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4806         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4807
4808         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4809         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4810         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4811
4812         /* Print out the zone ranges */
4813         printk("Zone PFN ranges:\n");
4814         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4815                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4816                         continue;
4817                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4818                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4819                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4820                         printk("empty\n");
4821                 else
4822                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4823                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4824                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4825         }
4826
4827         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4828         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4829         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4830                 if (zone_movable_pfn[i])
4831                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4832         }
4833
4834         /* Print out the early_node_map[] */
4835         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4836         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4837                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4838                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4839                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4840
4841         /* Initialise every node */
4842         mminit_verify_pageflags_layout();
4843         setup_nr_node_ids();
4844         for_each_online_node(nid) {
4845                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4846                 free_area_init_node(nid, NULL,
4847                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4848
4849                 /* Any memory on that node */
4850                 if (pgdat->node_present_pages)
4851                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4852                 check_for_regular_memory(pgdat);
4853         }
4854 }
4855
4856 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4857 {
4858         unsigned long long coremem;
4859         if (!p)
4860                 return -EINVAL;
4861
4862         coremem = memparse(p, &p);
4863         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4864
4865         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4866         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4867
4868         return 0;
4869 }
4870
4871 /*
4872  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4873  * cannot be reclaimed or migrated.
4874  */
4875 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4876 {
4877         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4878 }
4879
4880 /*
4881  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4882  * can be reclaimed or migrated.
4883  */
4884 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4885 {
4886         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4887 }
4888
4889 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4890 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4891
4892 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4893
4894 /**
4895  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4896  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4897  *
4898  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4899  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4900  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4901  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4902  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4903  * smaller per-cpu batchsize.
4904  */
4905 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4906 {
4907         dma_reserve = new_dma_reserve;
4908 }
4909
4910 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4911 {
4912         free_area_init_node(0, zones_size,
4913                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4914 }
4915
4916 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4917                                  unsigned long action, void *hcpu)
4918 {
4919         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4920
4921         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4922                 drain_pages(cpu);
4923
4924                 /*
4925                  * Spill the event counters of the dead processor
4926                  * into the current processors event counters.
4927                  * This artificially elevates the count of the current
4928                  * processor.
4929                  */
4930                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4931
4932                 /*
4933                  * Zero the differential counters of the dead processor
4934                  * so that the vm statistics are consistent.
4935                  *
4936                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4937                  * race with what we are doing.
4938                  */
4939                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4940         }
4941         return NOTIFY_OK;
4942 }
4943
4944 void __init page_alloc_init(void)
4945 {
4946         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4947 }
4948
4949 /*
4950  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4951  *      or min_free_kbytes changes.
4952  */
4953 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4954 {
4955         struct pglist_data *pgdat;
4956         unsigned long reserve_pages = 0;
4957         enum zone_type i, j;
4958
4959         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4960                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4961                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4962                         unsigned long max = 0;
4963
4964                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4965                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4966                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4967                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4968                         }
4969
4970                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4971                         max += high_wmark_pages(zone);
4972
4973                         if (max > zone->present_pages)
4974                                 max = zone->present_pages;
4975                         reserve_pages += max;
4976                 }
4977         }
4978         totalreserve_pages = reserve_pages;
4979 }
4980
4981 /*
4982  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4983  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4984  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4985  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4986  */
4987 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4988 {
4989         struct pglist_data *pgdat;
4990         enum zone_type j, idx;
4991
4992         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4993                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4994                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4995                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4996
4997                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4998
4999                         idx = j;
5000                         while (idx) {
5001                                 struct zone *lower_zone;
5002
5003                                 idx--;
5004
5005                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5006                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5007
5008                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5009                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5010                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5011                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5012                         }
5013                 }
5014         }
5015
5016         /* update totalreserve_pages */
5017         calculate_totalreserve_pages();
5018 }
5019
5020 /**
5021  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5022  * or when memory is hot-{added|removed}
5023  *
5024  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5025  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5026  */
5027 void setup_per_zone_wmarks(void)
5028 {
5029         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5030         unsigned long lowmem_pages = 0;
5031         struct zone *zone;
5032         unsigned long flags;
5033
5034         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5035         for_each_zone(zone) {
5036                 if (!is_highmem(zone))
5037                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5038         }
5039
5040         for_each_zone(zone) {
5041                 u64 tmp;
5042
5043                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5044                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5045                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5046                 if (is_highmem(zone)) {
5047                         /*
5048                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5049                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5050                          * value here.
5051                          *
5052                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5053                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5054                          * not be capped for highmem.
5055                          */
5056                         int min_pages;
5057
5058                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5059                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5060                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5061                         if (min_pages > 128)
5062                                 min_pages = 128;
5063                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5064                 } else {
5065                         /*
5066                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5067                          * proportionate to the zone's size.
5068                          */
5069                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5070                 }
5071
5072                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5073                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5074                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5075                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5076         }
5077
5078         /* update totalreserve_pages */
5079         calculate_totalreserve_pages();
5080 }
5081
5082 /*
5083  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5084  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5085  * to be referenced again before it is swapped out.
5086  *
5087  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5088  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5089  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5090  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5091  *
5092  * total     target    max
5093  * memory    ratio     inactive anon
5094  * -------------------------------------
5095  *   10MB       1         5MB
5096  *  100MB       1        50MB
5097  *    1GB       3       250MB
5098  *   10GB      10       0.9GB
5099  *  100GB      31         3GB
5100  *    1TB     101        10GB
5101  *   10TB     320        32GB
5102  */
5103 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5104 {
5105         unsigned int gb, ratio;
5106
5107         /* Zone size in gigabytes */
5108         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5109         if (gb)
5110                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5111         else
5112                 ratio = 1;
5113
5114         zone->inactive_ratio = ratio;
5115 }
5116
5117 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5118 {
5119         struct zone *zone;
5120
5121         for_each_zone(zone)
5122                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5123 }
5124
5125 /*
5126  * Initialise min_free_kbytes.
5127  *
5128  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5129  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5130  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5131  *
5132  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5133  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5134  *
5135  * which yields
5136  *
5137  * 16MB:        512k
5138  * 32MB:        724k
5139  * 64MB:        1024k
5140  * 128MB:       1448k
5141  * 256MB:       2048k
5142  * 512MB:       2896k
5143  * 1024MB:      4096k
5144  * 2048MB:      5792k
5145  * 4096MB:      8192k
5146  * 8192MB:      11584k
5147  * 16384MB:     16384k
5148  */
5149 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
5150 {
5151         unsigned long lowmem_kbytes;
5152
5153         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5154
5155         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5156         if (min_free_kbytes < 128)
5157                 min_free_kbytes = 128;
5158         if (min_free_kbytes > 65536)
5159                 min_free_kbytes = 65536;
5160         setup_per_zone_wmarks();
5161         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5162         setup_per_zone_inactive_ratio();
5163         return 0;
5164 }
5165 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5166
5167 /*
5168  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5169  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5170  *      changes.
5171  */
5172 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5173         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5174 {
5175         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5176         if (write)
5177                 setup_per_zone_wmarks();
5178         return 0;
5179 }
5180
5181 #ifdef CONFIG_NUMA
5182 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5183         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5184 {
5185         struct zone *zone;
5186         int rc;
5187
5188         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5189         if (rc)
5190                 return rc;
5191
5192         for_each_zone(zone)
5193                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5194                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5195         return 0;
5196 }
5197
5198 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5199         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5200 {
5201         struct zone *zone;
5202         int rc;
5203
5204         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5205         if (rc)
5206                 return rc;
5207
5208         for_each_zone(zone)
5209                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5210                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5211         return 0;
5212 }
5213 #endif
5214
5215 /*
5216  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5217  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5218  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5219  *
5220  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5221  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5222  * if in function of the boot time zone sizes.
5223  */
5224 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5225         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5226 {
5227         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5228         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5229         return 0;
5230 }
5231
5232 /*
5233  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5234  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5235  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5236  */
5237
5238 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5239         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5240 {
5241         struct zone *zone;
5242         unsigned int cpu;
5243         int ret;
5244
5245         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5246         if (!write || (ret == -EINVAL))
5247                 return ret;
5248         for_each_populated_zone(zone) {
5249                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5250                         unsigned long  high;
5251                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5252                         setup_pagelist_highmark(
5253                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5254                 }
5255         }
5256         return 0;
5257 }
5258
5259 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5260
5261 #ifdef CONFIG_NUMA
5262 static int __init set_hashdist(char *str)
5263 {
5264         if (!str)
5265                 return 0;
5266         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5267         return 1;
5268 }
5269 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5270 #endif
5271
5272 /*
5273  * allocate a large system hash table from bootmem
5274  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5275  *   quantity of entries
5276  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5277  */
5278 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5279                                      unsigned long bucketsize,
5280                                      unsigned long numentries,
5281                                      int scale,
5282                                      int flags,
5283                                      unsigned int *_hash_shift,
5284                                      unsigned int *_hash_mask,
5285                                      unsigned long limit)
5286 {
5287         unsigned long long max = limit;
5288         unsigned long log2qty, size;
5289         void *table = NULL;
5290
5291         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5292         if (!numentries) {
5293                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5294                 numentries = nr_kernel_pages;
5295                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5296                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5297                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5298
5299                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5300                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5301                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5302                 else
5303                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5304
5305                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5306                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5307                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5308                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5309                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5310                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5311                                 BUG_ON(!numentries);
5312                         }
5313                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5314                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5315         }
5316         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5317
5318         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5319         if (max == 0) {
5320                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5321                 do_div(max, bucketsize);
5322         }
5323
5324         if (numentries > max)
5325                 numentries = max;
5326
5327         log2qty = ilog2(numentries);
5328
5329         do {
5330                 size = bucketsize << log2qty;
5331                 if (flags & HASH_EARLY)
5332                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5333                 else if (hashdist)
5334                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5335                 else {
5336                         /*
5337                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5338                          * some pages at the end of hash table which
5339                          * alloc_pages_exact() automatically does
5340                          */
5341                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5342                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5343                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5344                         }
5345                 }
5346         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5347
5348         if (!table)
5349                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5350
5351         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5352                tablename,
5353                (1UL << log2qty),
5354                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5355                size);
5356
5357         if (_hash_shift)
5358                 *_hash_shift = log2qty;
5359         if (_hash_mask)
5360                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5361
5362         return table;
5363 }
5364
5365 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5366 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5367                                                         unsigned long pfn)
5368 {
5369 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5370         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5371 #else
5372         return zone->pageblock_flags;
5373 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5374 }
5375
5376 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5377 {
5378 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5379         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5380         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5381 #else
5382         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5383         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5384 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5385 }
5386
5387 /**
5388  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5389  * @page: The page within the block of interest
5390  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5391  * @end_bitidx: The last bit of interest
5392  * returns pageblock_bits flags
5393  */
5394 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5395                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5396 {
5397         struct zone *zone;
5398         unsigned long *bitmap;
5399         unsigned long pfn, bitidx;
5400         unsigned long flags = 0;
5401         unsigned long value = 1;
5402
5403         zone = page_zone(page);
5404         pfn = page_to_pfn(page);
5405         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5406         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5407
5408         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5409                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5410                         flags |= value;
5411
5412         return flags;
5413 }
5414
5415 /**
5416  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5417  * @page: The page within the block of interest
5418  * @start_bitidx: The first bit of interest
5419  * @end_bitidx: The last bit of interest
5420  * @flags: The flags to set
5421  */
5422 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5423                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5424 {
5425         struct zone *zone;
5426         unsigned long *bitmap;
5427         unsigned long pfn, bitidx;
5428         unsigned long value = 1;
5429
5430         zone = page_zone(page);
5431         pfn = page_to_pfn(page);
5432         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5433         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5434         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5435         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5436
5437         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5438                 if (flags & value)
5439                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5440                 else
5441                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5442 }
5443
5444 /*
5445  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5446  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5447  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5448  */
5449
5450 static int
5451 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5452 {
5453         unsigned long pfn, iter, found;
5454         /*
5455          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5456          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5457          */
5458         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5459                 return true;
5460
5461         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5462                 return true;
5463
5464         pfn = page_to_pfn(page);
5465         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5466                 unsigned long check = pfn + iter;
5467
5468                 if (!pfn_valid_within(check))
5469                         continue;
5470
5471                 page = pfn_to_page(check);
5472                 if (!page_count(page)) {
5473                         if (PageBuddy(page))
5474                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5475                         continue;
5476                 }
5477                 if (!PageLRU(page))
5478                         found++;
5479                 /*
5480                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5481                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5482                  * and it still to be fixed.
5483                  */
5484                 /*
5485                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5486                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5487                  *
5488                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5489                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5490                  * page at boot.
5491                  */
5492                 if (found > count)
5493                         return false;
5494         }
5495         return true;
5496 }
5497
5498 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5499 {
5500         struct zone *zone = page_zone(page);
5501         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5502 }
5503
5504 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5505 {
5506         struct zone *zone;
5507         unsigned long flags, pfn;
5508         struct memory_isolate_notify arg;
5509         int notifier_ret;
5510         int ret = -EBUSY;
5511         int zone_idx;
5512
5513         zone = page_zone(page);
5514         zone_idx = zone_idx(zone);
5515
5516         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5517
5518         pfn = page_to_pfn(page);
5519         arg.start_pfn = pfn;
5520         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5521         arg.pages_found = 0;
5522
5523         /*
5524          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5525          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5526          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5527          * number of pages in a range that are held by the balloon
5528          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5529          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5530          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5531          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5532          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5533          */
5534         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5535         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5536         if (notifier_ret)
5537                 goto out;
5538         /*
5539          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5540          * We just check MOVABLE pages.
5541          */
5542         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5543                 ret = 0;
5544
5545         /*
5546          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5547          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5548          */
5549
5550 out:
5551         if (!ret) {
5552                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5553                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5554         }
5555
5556         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5557         if (!ret)
5558                 drain_all_pages();
5559         return ret;
5560 }
5561
5562 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5563 {
5564         struct zone *zone;
5565         unsigned long flags;
5566         zone = page_zone(page);
5567         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5568         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5569                 goto out;
5570         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5571         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5572 out:
5573         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5574 }
5575
5576 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5577 /*
5578  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5579  */
5580 void
5581 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5582 {
5583         struct page *page;
5584         struct zone *zone;
5585         int order, i;
5586         unsigned long pfn;
5587         unsigned long flags;
5588         /* find the first valid pfn */
5589         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5590                 if (pfn_valid(pfn))
5591                         break;
5592         if (pfn == end_pfn)
5593                 return;
5594         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5595         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5596         pfn = start_pfn;
5597         while (pfn < end_pfn) {
5598                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5599                         pfn++;
5600                         continue;
5601                 }
5602                 page = pfn_to_page(pfn);
5603                 BUG_ON(page_count(page));
5604                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5605                 order = page_order(page);
5606 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5607                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5608                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5609 #endif
5610                 list_del(&page->lru);
5611                 rmv_page_order(page);
5612                 zone->free_area[order].nr_free--;
5613                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5614                                       - (1UL << order));
5615                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5616                         SetPageReserved((page+i));
5617                 pfn += (1 << order);
5618         }
5619         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5620 }
5621 #endif
5622
5623 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5624 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5625 {
5626         struct zone *zone = page_zone(page);
5627         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5628         unsigned long flags;
5629         int order;
5630
5631         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5632         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5633                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5634
5635                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5636                         break;
5637         }
5638         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5639
5640         return order < MAX_ORDER;
5641 }
5642 #endif
5643
5644 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5645         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5646         {1UL << PG_error,               "error"         },
5647         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5648         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5649         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5650         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5651         {1UL << PG_active,              "active"        },
5652         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5653         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5654         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5655         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5656         {1UL << PG_private,             "private"       },
5657         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5658         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5659 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5660         {1UL << PG_head,                "head"          },
5661         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5662 #else
5663         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5664 #endif
5665         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5666         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5667         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5668         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5669         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5670 #ifdef CONFIG_MMU
5671         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5672 #endif
5673 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5674         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5675 #endif
5676 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5677         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5678 #endif
5679         {-1UL,                          NULL            },
5680 };
5681
5682 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5683 {
5684         const char *delim = "";
5685         unsigned long mask;
5686         int i;
5687
5688         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5689
5690         /* remove zone id */
5691         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5692
5693         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5694
5695                 mask = pageflag_names[i].mask;
5696                 if ((flags & mask) != mask)
5697                         continue;
5698
5699                 flags &= ~mask;
5700                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5701                 delim = "|";
5702         }
5703
5704         /* check for left over flags */
5705         if (flags)
5706                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5707
5708         printk(")\n");
5709 }
5710
5711 void dump_page(struct page *page)
5712 {
5713         printk(KERN_ALERT
5714                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5715                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5716                 page->mapping, page->index);
5717         dump_page_flags(page->flags);
5718         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5719 }