thp: fix bad_page to show the real reason the page is bad
[linux-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/oom.h>
34 #include <linux/notifier.h>
35 #include <linux/topology.h>
36 #include <linux/sysctl.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/memory_hotplug.h>
40 #include <linux/nodemask.h>
41 #include <linux/vmalloc.h>
42 #include <linux/mempolicy.h>
43 #include <linux/stop_machine.h>
44 #include <linux/sort.h>
45 #include <linux/pfn.h>
46 #include <linux/backing-dev.h>
47 #include <linux/fault-inject.h>
48 #include <linux/page-isolation.h>
49 #include <linux/page_cgroup.h>
50 #include <linux/debugobjects.h>
51 #include <linux/kmemleak.h>
52 #include <linux/memory.h>
53 #include <linux/compaction.h>
54 #include <trace/events/kmem.h>
55 #include <linux/ftrace_event.h>
56
57 #include <asm/tlbflush.h>
58 #include <asm/div64.h>
59 #include "internal.h"
60
61 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
62 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
63 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
64 #endif
65
66 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
67 /*
68  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
69  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
70  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
71  * defined in <linux/topology.h>.
72  */
73 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
75 #endif
76
77 /*
78  * Array of node states.
79  */
80 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
81         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
82         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
83 #ifndef CONFIG_NUMA
84         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
85 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
86         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
87 #endif
88         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
89 #endif  /* NUMA */
90 };
91 EXPORT_SYMBOL(node_states);
92
93 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
94 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
95 int percpu_pagelist_fraction;
96 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
97
98 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
99 /*
100  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
101  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
102  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
103  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
104  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
105  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
106  */
107
108 static gfp_t saved_gfp_mask;
109
110 void pm_restore_gfp_mask(void)
111 {
112         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
113         if (saved_gfp_mask) {
114                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
115                 saved_gfp_mask = 0;
116         }
117 }
118
119 void pm_restrict_gfp_mask(void)
120 {
121         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
122         WARN_ON(saved_gfp_mask);
123         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
124         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
125 }
126 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
127
128 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
129 int pageblock_order __read_mostly;
130 #endif
131
132 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
133
134 /*
135  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
136  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
137  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
138  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
139  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
140  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
141  *
142  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
143  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
144  */
145 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
146 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
147          256,
148 #endif
149 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
150          256,
151 #endif
152 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
153          32,
154 #endif
155          32,
156 };
157
158 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
159
160 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
161 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
162          "DMA",
163 #endif
164 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
165          "DMA32",
166 #endif
167          "Normal",
168 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
169          "HighMem",
170 #endif
171          "Movable",
172 };
173
174 int min_free_kbytes = 1024;
175
176 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
177 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
178 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
179
180 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
181   /*
182    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
183    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
184    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
185    * so the number of times add_active_range() can be called is
186    * related to the number of nodes and the number of holes
187    */
188   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
189     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
190     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
191   #else
192     #if MAX_NUMNODES >= 32
193       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
194       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
195     #else
196       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
197       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
198     #endif
199   #endif
200
201   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
202   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
203   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
204   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
206   static unsigned long __initdata required_movablecore;
207   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
208
209   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
210   int movable_zone;
211   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
212 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
213
214 #if MAX_NUMNODES > 1
215 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
216 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
217 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
218 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
219 #endif
220
221 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
222
223 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
224 {
225
226         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
227                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
228
229         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
230                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
231 }
232
233 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
234
235 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
236 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
237 {
238         int ret = 0;
239         unsigned seq;
240         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
241
242         do {
243                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
244                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
245                         ret = 1;
246                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
247                         ret = 1;
248         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
249
250         return ret;
251 }
252
253 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
254 {
255         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
256                 return 0;
257         if (zone != page_zone(page))
258                 return 0;
259
260         return 1;
261 }
262 /*
263  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
264  */
265 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
266 {
267         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
268                 return 1;
269         if (!page_is_consistent(zone, page))
270                 return 1;
271
272         return 0;
273 }
274 #else
275 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
276 {
277         return 0;
278 }
279 #endif
280
281 static void bad_page(struct page *page)
282 {
283         static unsigned long resume;
284         static unsigned long nr_shown;
285         static unsigned long nr_unshown;
286
287         /* Don't complain about poisoned pages */
288         if (PageHWPoison(page)) {
289                 __ClearPageBuddy(page);
290                 return;
291         }
292
293         /*
294          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
295          * or allow a steady drip of one report per second.
296          */
297         if (nr_shown == 60) {
298                 if (time_before(jiffies, resume)) {
299                         nr_unshown++;
300                         goto out;
301                 }
302                 if (nr_unshown) {
303                         printk(KERN_ALERT
304                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
305                                 nr_unshown);
306                         nr_unshown = 0;
307                 }
308                 nr_shown = 0;
309         }
310         if (nr_shown++ == 0)
311                 resume = jiffies + 60 * HZ;
312
313         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
314                 current->comm, page_to_pfn(page));
315         dump_page(page);
316
317         dump_stack();
318 out:
319         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
320         __ClearPageBuddy(page);
321         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
322 }
323
324 /*
325  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
326  *
327  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
328  *
329  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
330  *
331  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
332  * the head page (even the head page has this).
333  *
334  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
335  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
336  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
337  */
338
339 static void free_compound_page(struct page *page)
340 {
341         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
342 }
343
344 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
345 {
346         int i;
347         int nr_pages = 1 << order;
348
349         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
350         set_compound_order(page, order);
351         __SetPageHead(page);
352         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
353                 struct page *p = page + i;
354
355                 __SetPageTail(p);
356                 p->first_page = page;
357         }
358 }
359
360 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
361 {
362         int i;
363         int nr_pages = 1 << order;
364         int bad = 0;
365
366         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
367             unlikely(!PageHead(page))) {
368                 bad_page(page);
369                 bad++;
370         }
371
372         __ClearPageHead(page);
373
374         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
375                 struct page *p = page + i;
376
377                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
378                         bad_page(page);
379                         bad++;
380                 }
381                 __ClearPageTail(p);
382         }
383
384         return bad;
385 }
386
387 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
388 {
389         int i;
390
391         /*
392          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
393          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
394          */
395         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
396         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
397                 clear_highpage(page + i);
398 }
399
400 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
401 {
402         set_page_private(page, order);
403         __SetPageBuddy(page);
404 }
405
406 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
407 {
408         __ClearPageBuddy(page);
409         set_page_private(page, 0);
410 }
411
412 /*
413  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
414  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
415  *
416  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
417  * the following equation:
418  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
419  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
420  * 1 buddy is #10:
421  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
422  *
423  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
424  * satisfies the following equation:
425  *     P = B & ~(1 << O)
426  *
427  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
428  */
429 static inline struct page *
430 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
431 {
432         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
433
434         return page + (buddy_idx - page_idx);
435 }
436
437 static inline unsigned long
438 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
439 {
440         return (page_idx & ~(1 << order));
441 }
442
443 /*
444  * This function checks whether a page is free && is the buddy
445  * we can do coalesce a page and its buddy if
446  * (a) the buddy is not in a hole &&
447  * (b) the buddy is in the buddy system &&
448  * (c) a page and its buddy have the same order &&
449  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
450  *
451  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
452  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
453  *
454  * For recording page's order, we use page_private(page).
455  */
456 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
457                                                                 int order)
458 {
459         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
460                 return 0;
461
462         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
463                 return 0;
464
465         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
466                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
467                 return 1;
468         }
469         return 0;
470 }
471
472 /*
473  * Freeing function for a buddy system allocator.
474  *
475  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
476  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
477  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
478  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
479  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
480  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
481  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
482  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
483  * parts of the VM system.
484  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
485  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
486  * order is recorded in page_private(page) field.
487  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
488  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
489  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
490  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
491  * triggers coalescing into a block of larger size.            
492  *
493  * -- wli
494  */
495
496 static inline void __free_one_page(struct page *page,
497                 struct zone *zone, unsigned int order,
498                 int migratetype)
499 {
500         unsigned long page_idx;
501         unsigned long combined_idx;
502         struct page *buddy;
503
504         if (unlikely(PageCompound(page)))
505                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
506                         return;
507
508         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
509
510         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
511
512         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
513         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
514
515         while (order < MAX_ORDER-1) {
516                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
517                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
518                         break;
519
520                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
521                 list_del(&buddy->lru);
522                 zone->free_area[order].nr_free--;
523                 rmv_page_order(buddy);
524                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
525                 page = page + (combined_idx - page_idx);
526                 page_idx = combined_idx;
527                 order++;
528         }
529         set_page_order(page, order);
530
531         /*
532          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
533          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
534          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
535          * that is happening, add the free page to the tail of the list
536          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
537          * as a higher order page
538          */
539         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
540                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
541                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
542                 higher_page = page + combined_idx - page_idx;
543                 higher_buddy = __page_find_buddy(higher_page, combined_idx, order + 1);
544                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
545                         list_add_tail(&page->lru,
546                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
547                         goto out;
548                 }
549         }
550
551         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
552 out:
553         zone->free_area[order].nr_free++;
554 }
555
556 /*
557  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
558  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
559  * free_pages_check() will verify...
560  */
561 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
562 {
563         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
564         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
565 }
566
567 static inline int free_pages_check(struct page *page)
568 {
569         if (unlikely(page_mapcount(page) |
570                 (page->mapping != NULL)  |
571                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
572                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
573                 bad_page(page);
574                 return 1;
575         }
576         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
577                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
578         return 0;
579 }
580
581 /*
582  * Frees a number of pages from the PCP lists
583  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
584  * count is the number of pages to free.
585  *
586  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
587  * see if this freeing clears that state.
588  *
589  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
590  * pinned" detection logic.
591  */
592 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
593                                         struct per_cpu_pages *pcp)
594 {
595         int migratetype = 0;
596         int batch_free = 0;
597         int to_free = count;
598
599         spin_lock(&zone->lock);
600         zone->all_unreclaimable = 0;
601         zone->pages_scanned = 0;
602
603         while (to_free) {
604                 struct page *page;
605                 struct list_head *list;
606
607                 /*
608                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
609                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
610                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
611                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
612                  * lists
613                  */
614                 do {
615                         batch_free++;
616                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
617                                 migratetype = 0;
618                         list = &pcp->lists[migratetype];
619                 } while (list_empty(list));
620
621                 do {
622                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
623                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
624                         list_del(&page->lru);
625                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
626                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
627                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
628                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
629         }
630         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
631         spin_unlock(&zone->lock);
632 }
633
634 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
635                                 int migratetype)
636 {
637         spin_lock(&zone->lock);
638         zone->all_unreclaimable = 0;
639         zone->pages_scanned = 0;
640
641         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
642         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
643         spin_unlock(&zone->lock);
644 }
645
646 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
647 {
648         int i;
649         int bad = 0;
650
651         trace_mm_page_free_direct(page, order);
652         kmemcheck_free_shadow(page, order);
653
654         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
655                 struct page *pg = page + i;
656
657                 if (PageAnon(pg))
658                         pg->mapping = NULL;
659                 bad += free_pages_check(pg);
660         }
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                 bad_page(page);
762                 return 1;
763         }
764         return 0;
765 }
766
767 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
768 {
769         int i;
770
771         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
772                 struct page *p = page + i;
773                 if (unlikely(check_new_page(p)))
774                         return 1;
775         }
776
777         set_page_private(page, 0);
778         set_page_refcounted(page);
779
780         arch_alloc_page(page, order);
781         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
782
783         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
784                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
785
786         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
787                 prep_compound_page(page, order);
788
789         return 0;
790 }
791
792 /*
793  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
794  * the smallest available page from the freelists
795  */
796 static inline
797 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
798                                                 int migratetype)
799 {
800         unsigned int current_order;
801         struct free_area * area;
802         struct page *page;
803
804         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
805         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
806                 area = &(zone->free_area[current_order]);
807                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
808                         continue;
809
810                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
811                                                         struct page, lru);
812                 list_del(&page->lru);
813                 rmv_page_order(page);
814                 area->nr_free--;
815                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
816                 return page;
817         }
818
819         return NULL;
820 }
821
822
823 /*
824  * This array describes the order lists are fallen back to when
825  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
826  */
827 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
828         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
829         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
830         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
831         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
832 };
833
834 /*
835  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
836  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
837  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
838  */
839 static int move_freepages(struct zone *zone,
840                           struct page *start_page, struct page *end_page,
841                           int migratetype)
842 {
843         struct page *page;
844         unsigned long order;
845         int pages_moved = 0;
846
847 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
848         /*
849          * page_zone is not safe to call in this context when
850          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
851          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
852          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
853          * grouping pages by mobility
854          */
855         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
856 #endif
857
858         for (page = start_page; page <= end_page;) {
859                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
860                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
861
862                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
863                         page++;
864                         continue;
865                 }
866
867                 if (!PageBuddy(page)) {
868                         page++;
869                         continue;
870                 }
871
872                 order = page_order(page);
873                 list_del(&page->lru);
874                 list_add(&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                          * agressive 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                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1099                 pcp->count = 0;
1100                 local_irq_restore(flags);
1101         }
1102 }
1103
1104 /*
1105  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1106  */
1107 void drain_local_pages(void *arg)
1108 {
1109         drain_pages(smp_processor_id());
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1114  */
1115 void drain_all_pages(void)
1116 {
1117         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1118 }
1119
1120 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1121
1122 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1123 {
1124         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1125         unsigned long flags;
1126         int order, t;
1127         struct list_head *curr;
1128
1129         if (!zone->spanned_pages)
1130                 return;
1131
1132         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1133
1134         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1135         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1136                 if (pfn_valid(pfn)) {
1137                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1138
1139                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1140                                 swsusp_unset_page_free(page);
1141                 }
1142
1143         for_each_migratetype_order(order, t) {
1144                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1145                         unsigned long i;
1146
1147                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1148                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1149                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1150                 }
1151         }
1152         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1153 }
1154 #endif /* CONFIG_PM */
1155
1156 /*
1157  * Free a 0-order page
1158  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1159  */
1160 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1161 {
1162         struct zone *zone = page_zone(page);
1163         struct per_cpu_pages *pcp;
1164         unsigned long flags;
1165         int migratetype;
1166         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1167
1168         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1169                 return;
1170
1171         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1172         set_page_private(page, migratetype);
1173         local_irq_save(flags);
1174         if (unlikely(wasMlocked))
1175                 free_page_mlock(page);
1176         __count_vm_event(PGFREE);
1177
1178         /*
1179          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1180          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1181          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1182          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1183          * excessively into the page allocator
1184          */
1185         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1186                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1187                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1188                         goto out;
1189                 }
1190                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1191         }
1192
1193         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1194         if (cold)
1195                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1196         else
1197                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1198         pcp->count++;
1199         if (pcp->count >= pcp->high) {
1200                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1201                 pcp->count -= pcp->batch;
1202         }
1203
1204 out:
1205         local_irq_restore(flags);
1206 }
1207
1208 /*
1209  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1210  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1211  * Each sub-page must be freed individually.
1212  *
1213  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1214  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1215  */
1216 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1217 {
1218         int i;
1219
1220         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1221         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1222
1223 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1224         /*
1225          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1226          * otherwise free the whole shadow.
1227          */
1228         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1229                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1230 #endif
1231
1232         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1233                 set_page_refcounted(page + i);
1234 }
1235
1236 /*
1237  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1238  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1239  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1240  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1241  * are enabled.
1242  *
1243  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1244  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1245  */
1246 int split_free_page(struct page *page)
1247 {
1248         unsigned int order;
1249         unsigned long watermark;
1250         struct zone *zone;
1251
1252         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1253
1254         zone = page_zone(page);
1255         order = page_order(page);
1256
1257         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1258         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1259         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1260                 return 0;
1261
1262         /* Remove page from free list */
1263         list_del(&page->lru);
1264         zone->free_area[order].nr_free--;
1265         rmv_page_order(page);
1266         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1267
1268         /* Split into individual pages */
1269         set_page_refcounted(page);
1270         split_page(page, order);
1271
1272         if (order >= pageblock_order - 1) {
1273                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1274                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1275                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1276         }
1277
1278         return 1 << order;
1279 }
1280
1281 /*
1282  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1283  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1284  * or two.
1285  */
1286 static inline
1287 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1288                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1289                         int migratetype)
1290 {
1291         unsigned long flags;
1292         struct page *page;
1293         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1294
1295 again:
1296         if (likely(order == 0)) {
1297                 struct per_cpu_pages *pcp;
1298                 struct list_head *list;
1299
1300                 local_irq_save(flags);
1301                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1302                 list = &pcp->lists[migratetype];
1303                 if (list_empty(list)) {
1304                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1305                                         pcp->batch, list,
1306                                         migratetype, cold);
1307                         if (unlikely(list_empty(list)))
1308                                 goto failed;
1309                 }
1310
1311                 if (cold)
1312                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1313                 else
1314                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1315
1316                 list_del(&page->lru);
1317                 pcp->count--;
1318         } else {
1319                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1320                         /*
1321                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1322                          *
1323                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1324                          * properly detect and handle allocation failures.
1325                          *
1326                          * We most definitely don't want callers attempting to
1327                          * allocate greater than order-1 page units with
1328                          * __GFP_NOFAIL.
1329                          */
1330                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1331                 }
1332                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1333                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1334                 spin_unlock(&zone->lock);
1335                 if (!page)
1336                         goto failed;
1337                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1338         }
1339
1340         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1341         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1342         local_irq_restore(flags);
1343
1344         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1345         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1346                 goto again;
1347         return page;
1348
1349 failed:
1350         local_irq_restore(flags);
1351         return NULL;
1352 }
1353
1354 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1355 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1356 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1357 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1358 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1359
1360 /* Mask to get the watermark bits */
1361 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1362
1363 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1364 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1365 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1366
1367 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1368
1369 static struct fail_page_alloc_attr {
1370         struct fault_attr attr;
1371
1372         u32 ignore_gfp_highmem;
1373         u32 ignore_gfp_wait;
1374         u32 min_order;
1375
1376 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1377
1378         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1379         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1380         struct dentry *min_order_file;
1381
1382 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1383
1384 } fail_page_alloc = {
1385         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1386         .ignore_gfp_wait = 1,
1387         .ignore_gfp_highmem = 1,
1388         .min_order = 1,
1389 };
1390
1391 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1392 {
1393         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1394 }
1395 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1396
1397 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1398 {
1399         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1400                 return 0;
1401         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1402                 return 0;
1403         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1404                 return 0;
1405         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1406                 return 0;
1407
1408         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1409 }
1410
1411 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1412
1413 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1414 {
1415         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1416         struct dentry *dir;
1417         int err;
1418
1419         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1420                                        "fail_page_alloc");
1421         if (err)
1422                 return err;
1423         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1424
1425         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1426                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1427                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1428
1429         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1430                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1431                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1432         fail_page_alloc.min_order_file =
1433                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1434                                    &fail_page_alloc.min_order);
1435
1436         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1437             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1438             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1439                 err = -ENOMEM;
1440                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1441                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1442                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1443                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1444         }
1445
1446         return err;
1447 }
1448
1449 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1450
1451 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1452
1453 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1454
1455 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1456 {
1457         return 0;
1458 }
1459
1460 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1461
1462 /*
1463  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1464  * of the allocation.
1465  */
1466 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1467                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1468 {
1469         /* free_pages my go negative - that's OK */
1470         long min = mark;
1471         int o;
1472
1473         free_pages -= (1 << order) + 1;
1474         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1475                 min -= min / 2;
1476         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1477                 min -= min / 4;
1478
1479         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1480                 return false;
1481         for (o = 0; o < order; o++) {
1482                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1483                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1484
1485                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1486                 min >>= 1;
1487
1488                 if (free_pages <= min)
1489                         return false;
1490         }
1491         return true;
1492 }
1493
1494 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1495                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1496 {
1497         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1498                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1499 }
1500
1501 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1502                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1503 {
1504         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1505
1506         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1507                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1508
1509         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1510                                                                 free_pages);
1511 }
1512
1513 #ifdef CONFIG_NUMA
1514 /*
1515  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1516  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1517  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1518  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1519  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1520  *
1521  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1522  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1523  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1524  *
1525  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1526  * nothing and returns NULL.
1527  *
1528  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1529  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1530  *
1531  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1532  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1533  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1534  * quickly as we can.
1535  */
1536 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1537 {
1538         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1539         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1540
1541         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1542         if (!zlc)
1543                 return NULL;
1544
1545         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1546                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1547                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1548         }
1549
1550         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1551                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1552                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1553         return allowednodes;
1554 }
1555
1556 /*
1557  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1558  * if it is worth looking at further for free memory:
1559  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1560  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1561  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1562  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1563  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1564  * else return false (zero) if it is not.
1565  *
1566  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1567  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1568  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1569  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1570  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1571  * into the second scan of the zonelist.
1572  *
1573  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1574  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1575  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1576  * unturned looking for a free page.
1577  */
1578 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1579                                                 nodemask_t *allowednodes)
1580 {
1581         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1582         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1583         int n;                          /* node that zone *z is on */
1584
1585         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1586         if (!zlc)
1587                 return 1;
1588
1589         i = z - zonelist->_zonerefs;
1590         n = zlc->z_to_n[i];
1591
1592         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1593         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1594 }
1595
1596 /*
1597  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1598  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1599  * from that zone don't waste time re-examining it.
1600  */
1601 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1602 {
1603         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1604         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1605
1606         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1607         if (!zlc)
1608                 return;
1609
1610         i = z - zonelist->_zonerefs;
1611
1612         set_bit(i, zlc->fullzones);
1613 }
1614
1615 #else   /* CONFIG_NUMA */
1616
1617 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1618 {
1619         return NULL;
1620 }
1621
1622 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1623                                 nodemask_t *allowednodes)
1624 {
1625         return 1;
1626 }
1627
1628 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1629 {
1630 }
1631 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1632
1633 /*
1634  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1635  * a page.
1636  */
1637 static struct page *
1638 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1639                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1640                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1641 {
1642         struct zoneref *z;
1643         struct page *page = NULL;
1644         int classzone_idx;
1645         struct zone *zone;
1646         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1647         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1648         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1649
1650         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1651 zonelist_scan:
1652         /*
1653          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1654          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1655          */
1656         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1657                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1658                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1659                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1660                                 continue;
1661                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1662                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1663                                 goto try_next_zone;
1664
1665                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1666                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1667                         unsigned long mark;
1668                         int ret;
1669
1670                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1671                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1672                                     classzone_idx, alloc_flags))
1673                                 goto try_this_zone;
1674
1675                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1676                                 goto this_zone_full;
1677
1678                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1679                         switch (ret) {
1680                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1681                                 /* did not scan */
1682                                 goto try_next_zone;
1683                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1684                                 /* scanned but unreclaimable */
1685                                 goto this_zone_full;
1686                         default:
1687                                 /* did we reclaim enough */
1688                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1689                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1690                                         goto this_zone_full;
1691                         }
1692                 }
1693
1694 try_this_zone:
1695                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1696                                                 gfp_mask, migratetype);
1697                 if (page)
1698                         break;
1699 this_zone_full:
1700                 if (NUMA_BUILD)
1701                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1702 try_next_zone:
1703                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1704                         /*
1705                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1706                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1707                          */
1708                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1709                         zlc_active = 1;
1710                         did_zlc_setup = 1;
1711                 }
1712         }
1713
1714         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1715                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1716                 zlc_active = 0;
1717                 goto zonelist_scan;
1718         }
1719         return page;
1720 }
1721
1722 static inline int
1723 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1724                                 unsigned long pages_reclaimed)
1725 {
1726         /* Do not loop if specifically requested */
1727         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1728                 return 0;
1729
1730         /*
1731          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1732          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1733          * implementations.
1734          */
1735         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1736                 return 1;
1737
1738         /*
1739          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1740          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1741          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1742          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1743          * allocation still fails, we stop retrying.
1744          */
1745         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1746                 return 1;
1747
1748         /*
1749          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1750          * explicitly requests that.
1751          */
1752         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1753                 return 1;
1754
1755         return 0;
1756 }
1757
1758 static inline struct page *
1759 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1760         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1761         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1762         int migratetype)
1763 {
1764         struct page *page;
1765
1766         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1767         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1768                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1769                 return NULL;
1770         }
1771
1772         /*
1773          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1774          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1775          * we're still under heavy pressure.
1776          */
1777         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1778                 order, zonelist, high_zoneidx,
1779                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1780                 preferred_zone, migratetype);
1781         if (page)
1782                 goto out;
1783
1784         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1785                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1786                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1787                         goto out;
1788                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1789                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1790                         goto out;
1791                 /*
1792                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1793                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1794                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1795                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1796                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1797                  */
1798                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1799                         goto out;
1800         }
1801         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1802         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1803
1804 out:
1805         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1806         return page;
1807 }
1808
1809 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1810 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1811 static struct page *
1812 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1813         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1814         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1815         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1816         bool sync_migration)
1817 {
1818         struct page *page;
1819         struct task_struct *tsk = current;
1820
1821         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1822                 return NULL;
1823
1824         tsk->flags |= PF_MEMALLOC;
1825         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1826                                                 nodemask, sync_migration);
1827         tsk->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1828         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1829
1830                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1831                 drain_pages(get_cpu());
1832                 put_cpu();
1833
1834                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1835                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1836                                 alloc_flags, preferred_zone,
1837                                 migratetype);
1838                 if (page) {
1839                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1840                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1841                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1842                         return page;
1843                 }
1844
1845                 /*
1846                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1847                  * The most likely reason is that pages exist,
1848                  * but not enough to satisfy watermarks.
1849                  */
1850                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1851                 defer_compaction(preferred_zone);
1852
1853                 cond_resched();
1854         }
1855
1856         return NULL;
1857 }
1858 #else
1859 static inline struct page *
1860 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1861         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1862         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1863         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1864         bool sync_migration)
1865 {
1866         return NULL;
1867 }
1868 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1869
1870 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1871 static inline struct page *
1872 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1873         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1874         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1875         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1876 {
1877         struct page *page = NULL;
1878         struct reclaim_state reclaim_state;
1879         struct task_struct *p = current;
1880         bool drained = false;
1881
1882         cond_resched();
1883
1884         /* We now go into synchronous reclaim */
1885         cpuset_memory_pressure_bump();
1886         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1887         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1888         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1889         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1890
1891         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1892
1893         p->reclaim_state = NULL;
1894         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1895         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1896
1897         cond_resched();
1898
1899         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1900                 return NULL;
1901
1902 retry:
1903         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1904                                         zonelist, high_zoneidx,
1905                                         alloc_flags, preferred_zone,
1906                                         migratetype);
1907
1908         /*
1909          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1910          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1911          */
1912         if (!page && !drained) {
1913                 drain_all_pages();
1914                 drained = true;
1915                 goto retry;
1916         }
1917
1918         return page;
1919 }
1920
1921 /*
1922  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1923  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1924  */
1925 static inline struct page *
1926 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1927         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1928         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1929         int migratetype)
1930 {
1931         struct page *page;
1932
1933         do {
1934                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1935                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1936                         preferred_zone, migratetype);
1937
1938                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1939                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1940         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1941
1942         return page;
1943 }
1944
1945 static inline
1946 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1947                                                 enum zone_type high_zoneidx,
1948                                                 enum zone_type classzone_idx)
1949 {
1950         struct zoneref *z;
1951         struct zone *zone;
1952
1953         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1954                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
1955 }
1956
1957 static inline int
1958 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1959 {
1960         struct task_struct *p = current;
1961         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1962         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1963
1964         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1965         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
1966
1967         /*
1968          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1969          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1970          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1971          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1972          */
1973         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1974
1975         if (!wait) {
1976                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1977                 /*
1978                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1979                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1980                  */
1981                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1982         } else if (unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt())
1983                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1984
1985         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1986                 if (!in_interrupt() &&
1987                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1988                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1989                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1990         }
1991
1992         return alloc_flags;
1993 }
1994
1995 static inline struct page *
1996 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1997         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1998         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1999         int migratetype)
2000 {
2001         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2002         struct page *page = NULL;
2003         int alloc_flags;
2004         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2005         unsigned long did_some_progress;
2006         struct task_struct *p = current;
2007         bool sync_migration = false;
2008
2009         /*
2010          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2011          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2012          * be using allocators in order of preference for an area that is
2013          * too large.
2014          */
2015         if (order >= MAX_ORDER) {
2016                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2017                 return NULL;
2018         }
2019
2020         /*
2021          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2022          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2023          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2024          * using a larger set of nodes after it has established that the
2025          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2026          * over allocated.
2027          */
2028         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2029                 goto nopage;
2030
2031 restart:
2032         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2033                                                 zone_idx(preferred_zone));
2034
2035         /*
2036          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2037          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2038          * to how we want to proceed.
2039          */
2040         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2041
2042         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2043         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2044                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2045                         preferred_zone, migratetype);
2046         if (page)
2047                 goto got_pg;
2048
2049 rebalance:
2050         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2051         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2052                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2053                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2054                                 preferred_zone, migratetype);
2055                 if (page)
2056                         goto got_pg;
2057         }
2058
2059         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2060         if (!wait)
2061                 goto nopage;
2062
2063         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2064         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
2065                 goto nopage;
2066
2067         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2068         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2069                 goto nopage;
2070
2071         /*
2072          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2073          * attempts after direct reclaim are synchronous
2074          */
2075         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2076                                         zonelist, high_zoneidx,
2077                                         nodemask,
2078                                         alloc_flags, preferred_zone,
2079                                         migratetype, &did_some_progress,
2080                                         sync_migration);
2081         if (page)
2082                 goto got_pg;
2083         sync_migration = true;
2084
2085         /* Try direct reclaim and then allocating */
2086         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2087                                         zonelist, high_zoneidx,
2088                                         nodemask,
2089                                         alloc_flags, preferred_zone,
2090                                         migratetype, &did_some_progress);
2091         if (page)
2092                 goto got_pg;
2093
2094         /*
2095          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2096          * running out of options and have to consider going OOM
2097          */
2098         if (!did_some_progress) {
2099                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2100                         if (oom_killer_disabled)
2101                                 goto nopage;
2102                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2103                                         zonelist, high_zoneidx,
2104                                         nodemask, preferred_zone,
2105                                         migratetype);
2106                         if (page)
2107                                 goto got_pg;
2108
2109                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2110                                 /*
2111                                  * The oom killer is not called for high-order
2112                                  * allocations that may fail, so if no progress
2113                                  * is being made, there are no other options and
2114                                  * retrying is unlikely to help.
2115                                  */
2116                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2117                                         goto nopage;
2118                                 /*
2119                                  * The oom killer is not called for lowmem
2120                                  * allocations to prevent needlessly killing
2121                                  * innocent tasks.
2122                                  */
2123                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2124                                         goto nopage;
2125                         }
2126
2127                         goto restart;
2128                 }
2129         }
2130
2131         /* Check if we should retry the allocation */
2132         pages_reclaimed += did_some_progress;
2133         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2134                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2135                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2136                 goto rebalance;
2137         } else {
2138                 /*
2139                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2140                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2141                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2142                  */
2143                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2144                                         zonelist, high_zoneidx,
2145                                         nodemask,
2146                                         alloc_flags, preferred_zone,
2147                                         migratetype, &did_some_progress,
2148                                         sync_migration);
2149                 if (page)
2150                         goto got_pg;
2151         }
2152
2153 nopage:
2154         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2155                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
2156                         " order:%d, mode:0x%x\n",
2157                         p->comm, order, gfp_mask);
2158                 dump_stack();
2159                 show_mem();
2160         }
2161         return page;
2162 got_pg:
2163         if (kmemcheck_enabled)
2164                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2165         return page;
2166
2167 }
2168
2169 /*
2170  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2171  */
2172 struct page *
2173 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2174                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2175 {
2176         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2177         struct zone *preferred_zone;
2178         struct page *page;
2179         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2180
2181         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2182
2183         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2184
2185         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2186
2187         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2188                 return NULL;
2189
2190         /*
2191          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2192          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2193          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2194          */
2195         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2196                 return NULL;
2197
2198         get_mems_allowed();
2199         /* The preferred zone is used for statistics later */
2200         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
2201         if (!preferred_zone) {
2202                 put_mems_allowed();
2203                 return NULL;
2204         }
2205
2206         /* First allocation attempt */
2207         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2208                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2209                         preferred_zone, migratetype);
2210         if (unlikely(!page))
2211                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2212                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2213                                 preferred_zone, migratetype);
2214         put_mems_allowed();
2215
2216         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2217         return page;
2218 }
2219 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2220
2221 /*
2222  * Common helper functions.
2223  */
2224 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2225 {
2226         struct page *page;
2227
2228         /*
2229          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2230          * a highmem page
2231          */
2232         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2233
2234         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2235         if (!page)
2236                 return 0;
2237         return (unsigned long) page_address(page);
2238 }
2239 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2240
2241 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2242 {
2243         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2244 }
2245 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2246
2247 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2248 {
2249         int i = pagevec_count(pvec);
2250
2251         while (--i >= 0) {
2252                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2253                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2254         }
2255 }
2256
2257 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2258 {
2259         if (put_page_testzero(page)) {
2260                 if (order == 0)
2261                         free_hot_cold_page(page, 0);
2262                 else
2263                         __free_pages_ok(page, order);
2264         }
2265 }
2266
2267 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2268
2269 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2270 {
2271         if (addr != 0) {
2272                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2273                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2274         }
2275 }
2276
2277 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2278
2279 /**
2280  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2281  * @size: the number of bytes to allocate
2282  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2283  *
2284  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2285  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2286  * allocate memory in power-of-two pages.
2287  *
2288  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2289  *
2290  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2291  */
2292 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2293 {
2294         unsigned int order = get_order(size);
2295         unsigned long addr;
2296
2297         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2298         if (addr) {
2299                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2300                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2301
2302                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2303                 while (used < alloc_end) {
2304                         free_page(used);
2305                         used += PAGE_SIZE;
2306                 }
2307         }
2308
2309         return (void *)addr;
2310 }
2311 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2312
2313 /**
2314  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2315  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2316  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2317  *
2318  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2319  */
2320 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2321 {
2322         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2323         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2324
2325         while (addr < end) {
2326                 free_page(addr);
2327                 addr += PAGE_SIZE;
2328         }
2329 }
2330 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2331
2332 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2333 {
2334         struct zoneref *z;
2335         struct zone *zone;
2336
2337         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2338         unsigned int sum = 0;
2339
2340         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2341
2342         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2343                 unsigned long size = zone->present_pages;
2344                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2345                 if (size > high)
2346                         sum += size - high;
2347         }
2348
2349         return sum;
2350 }
2351
2352 /*
2353  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2354  */
2355 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2356 {
2357         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2358 }
2359 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2360
2361 /*
2362  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2363  */
2364 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2365 {
2366         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2367 }
2368
2369 static inline void show_node(struct zone *zone)
2370 {
2371         if (NUMA_BUILD)
2372                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2373 }
2374
2375 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2376 {
2377         val->totalram = totalram_pages;
2378         val->sharedram = 0;
2379         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2380         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2381         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2382         val->freehigh = nr_free_highpages();
2383         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2384 }
2385
2386 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2387
2388 #ifdef CONFIG_NUMA
2389 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2390 {
2391         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2392
2393         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2394         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2395 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2396         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2397         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2398                         NR_FREE_PAGES);
2399 #else
2400         val->totalhigh = 0;
2401         val->freehigh = 0;
2402 #endif
2403         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2404 }
2405 #endif
2406
2407 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2408
2409 /*
2410  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2411  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2412  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2413  */
2414 void show_free_areas(void)
2415 {
2416         int cpu;
2417         struct zone *zone;
2418
2419         for_each_populated_zone(zone) {
2420                 show_node(zone);
2421                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2422
2423                 for_each_online_cpu(cpu) {
2424                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2425
2426                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2427
2428                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2429                                cpu, pageset->pcp.high,
2430                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2431                 }
2432         }
2433
2434         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2435                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2436                 " unevictable:%lu"
2437                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2438                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2439                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2440                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2441                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2442                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2443                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2444                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2445                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2446                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2447                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2448                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2449                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2450                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2451                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2452                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2453                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2454                 global_page_state(NR_SHMEM),
2455                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2456                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2457
2458         for_each_populated_zone(zone) {
2459                 int i;
2460
2461                 show_node(zone);
2462                 printk("%s"
2463                         " free:%lukB"
2464                         " min:%lukB"
2465                         " low:%lukB"
2466                         " high:%lukB"
2467                         " active_anon:%lukB"
2468                         " inactive_anon:%lukB"
2469                         " active_file:%lukB"
2470                         " inactive_file:%lukB"
2471                         " unevictable:%lukB"
2472                         " isolated(anon):%lukB"
2473                         " isolated(file):%lukB"
2474                         " present:%lukB"
2475                         " mlocked:%lukB"
2476                         " dirty:%lukB"
2477                         " writeback:%lukB"
2478                         " mapped:%lukB"
2479                         " shmem:%lukB"
2480                         " slab_reclaimable:%lukB"
2481                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2482                         " kernel_stack:%lukB"
2483                         " pagetables:%lukB"
2484                         " unstable:%lukB"
2485                         " bounce:%lukB"
2486                         " writeback_tmp:%lukB"
2487                         " pages_scanned:%lu"
2488                         " all_unreclaimable? %s"
2489                         "\n",
2490                         zone->name,
2491                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2492                         K(min_wmark_pages(zone)),
2493                         K(low_wmark_pages(zone)),
2494                         K(high_wmark_pages(zone)),
2495                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2496                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2497                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2498                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2499                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2500                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2501                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2502                         K(zone->present_pages),
2503                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2504                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2505                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2506                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2507                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2508                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2509                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2510                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2511                                 THREAD_SIZE / 1024,
2512                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2513                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2514                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2515                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2516                         zone->pages_scanned,
2517                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2518                         );
2519                 printk("lowmem_reserve[]:");
2520                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2521                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2522                 printk("\n");
2523         }
2524
2525         for_each_populated_zone(zone) {
2526                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2527
2528                 show_node(zone);
2529                 printk("%s: ", zone->name);
2530
2531                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2532                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2533                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2534                         total += nr[order] << order;
2535                 }
2536                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2537                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2538                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2539                 printk("= %lukB\n", K(total));
2540         }
2541
2542         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2543
2544         show_swap_cache_info();
2545 }
2546
2547 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2548 {
2549         zoneref->zone = zone;
2550         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2551 }
2552
2553 /*
2554  * Builds allocation fallback zone lists.
2555  *
2556  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2557  */
2558 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2559                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2560 {
2561         struct zone *zone;
2562
2563         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2564         zone_type++;
2565
2566         do {
2567                 zone_type--;
2568                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2569                 if (populated_zone(zone)) {
2570                         zoneref_set_zone(zone,
2571                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2572                         check_highest_zone(zone_type);
2573                 }
2574
2575         } while (zone_type);
2576         return nr_zones;
2577 }
2578
2579
2580 /*
2581  *  zonelist_order:
2582  *  0 = automatic detection of better ordering.
2583  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2584  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2585  *
2586  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2587  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2588  */
2589 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2590 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2591 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2592
2593 /* zonelist order in the kernel.
2594  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2595  */
2596 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2597 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2598
2599
2600 #ifdef CONFIG_NUMA
2601 /* The value user specified ....changed by config */
2602 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2603 /* string for sysctl */
2604 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2605 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2606
2607 /*
2608  * interface for configure zonelist ordering.
2609  * command line option "numa_zonelist_order"
2610  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2611  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2612  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2613  */
2614
2615 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2616 {
2617         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2618                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2619         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2620                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2621         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2622                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2623         } else {
2624                 printk(KERN_WARNING
2625                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2626                         "%s\n", s);
2627                 return -EINVAL;
2628         }
2629         return 0;
2630 }
2631
2632 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2633 {
2634         int ret;
2635
2636         if (!s)
2637                 return 0;
2638
2639         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2640         if (ret == 0)
2641                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2642
2643         return ret;
2644 }
2645 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2646
2647 /*
2648  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2649  */
2650 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2651                 void __user *buffer, size_t *length,
2652                 loff_t *ppos)
2653 {
2654         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2655         int ret;
2656         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2657
2658         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2659         if (write)
2660                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2661         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2662         if (ret)
2663                 goto out;
2664         if (write) {
2665                 int oldval = user_zonelist_order;
2666                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2667                         /*
2668                          * bogus value.  restore saved string
2669                          */
2670                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2671                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2672                         user_zonelist_order = oldval;
2673                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2674                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2675                         build_all_zonelists(NULL);
2676                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2677                 }
2678         }
2679 out:
2680         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2681         return ret;
2682 }
2683
2684
2685 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2686 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2687
2688 /**
2689  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2690  * @node: node whose fallback list we're appending
2691  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2692  *
2693  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2694  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2695  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2696  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2697  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2698  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2699  * on them otherwise.
2700  * It returns -1 if no node is found.
2701  */
2702 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2703 {
2704         int n, val;
2705         int min_val = INT_MAX;
2706         int best_node = -1;
2707         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2708
2709         /* Use the local node if we haven't already */
2710         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2711                 node_set(node, *used_node_mask);
2712                 return node;
2713         }
2714
2715         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2716
2717                 /* Don't want a node to appear more than once */
2718                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2719                         continue;
2720
2721                 /* Use the distance array to find the distance */
2722                 val = node_distance(node, n);
2723
2724                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2725                 val += (n < node);
2726
2727                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2728                 tmp = cpumask_of_node(n);
2729                 if (!cpumask_empty(tmp))
2730                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2731
2732                 /* Slight preference for less loaded node */
2733                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2734                 val += node_load[n];
2735
2736                 if (val < min_val) {
2737                         min_val = val;
2738                         best_node = n;
2739                 }
2740         }
2741
2742         if (best_node >= 0)
2743                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2744
2745         return best_node;
2746 }
2747
2748
2749 /*
2750  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2751  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2752  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2753  */
2754 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2755 {
2756         int j;
2757         struct zonelist *zonelist;
2758
2759         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2760         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2761                 ;
2762         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2763                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2764         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2765         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2766 }
2767
2768 /*
2769  * Build gfp_thisnode zonelists
2770  */
2771 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2772 {
2773         int j;
2774         struct zonelist *zonelist;
2775
2776         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2777         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2778         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2779         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2780 }
2781
2782 /*
2783  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2784  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2785  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2786  * may still exist in local DMA zone.
2787  */
2788 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2789
2790 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2791 {
2792         int pos, j, node;
2793         int zone_type;          /* needs to be signed */
2794         struct zone *z;
2795         struct zonelist *zonelist;
2796
2797         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2798         pos = 0;
2799         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2800                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2801                         node = node_order[j];
2802                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2803                         if (populated_zone(z)) {
2804                                 zoneref_set_zone(z,
2805                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2806                                 check_highest_zone(zone_type);
2807                         }
2808                 }
2809         }
2810         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2811         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2812 }
2813
2814 static int default_zonelist_order(void)
2815 {
2816         int nid, zone_type;
2817         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2818         struct zone *z;
2819         int average_size;
2820         /*
2821          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2822          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2823          * into OOM very easily.
2824          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2825          */
2826         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2827         low_kmem_size = 0;
2828         total_size = 0;
2829         for_each_online_node(nid) {
2830                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2831                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2832                         if (populated_zone(z)) {
2833                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2834                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2835                                 total_size += z->present_pages;
2836                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2837                                 /*
2838                                  * If any node has only lowmem, then node order
2839                                  * is preferred to allow kernel allocations
2840                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2841                                  * on other nodes when there is an abundance of
2842                                  * lowmem available to allocate from.
2843                                  */
2844                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2845                         }
2846                 }
2847         }
2848         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2849             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2850                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2851         /*
2852          * look into each node's config.
2853          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2854          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2855          */
2856         average_size = total_size /
2857                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2858         for_each_online_node(nid) {
2859                 low_kmem_size = 0;
2860                 total_size = 0;
2861                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2862                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2863                         if (populated_zone(z)) {
2864                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2865                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2866                                 total_size += z->present_pages;
2867                         }
2868                 }
2869                 if (low_kmem_size &&
2870                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2871                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2872                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2873         }
2874         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2875 }
2876
2877 static void set_zonelist_order(void)
2878 {
2879         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2880                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2881         else
2882                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2883 }
2884
2885 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2886 {
2887         int j, node, load;
2888         enum zone_type i;
2889         nodemask_t used_mask;
2890         int local_node, prev_node;
2891         struct zonelist *zonelist;
2892         int order = current_zonelist_order;
2893
2894         /* initialize zonelists */
2895         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2896                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2897                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2898                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2899         }
2900
2901         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2902         local_node = pgdat->node_id;
2903         load = nr_online_nodes;
2904         prev_node = local_node;
2905         nodes_clear(used_mask);
2906
2907         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2908         j = 0;
2909
2910         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2911                 int distance = node_distance(local_node, node);
2912
2913                 /*
2914                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2915                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2916                  */
2917                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2918                         zone_reclaim_mode = 1;
2919
2920                 /*
2921                  * We don't want to pressure a particular node.
2922                  * So adding penalty to the first node in same
2923                  * distance group to make it round-robin.
2924                  */
2925                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2926                         node_load[node] = load;
2927
2928                 prev_node = node;
2929                 load--;
2930                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2931                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2932                 else
2933                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2934         }
2935
2936         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2937                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2938                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2939         }
2940
2941         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2942 }
2943
2944 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2945 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2946 {
2947         struct zonelist *zonelist;
2948         struct zonelist_cache *zlc;
2949         struct zoneref *z;
2950
2951         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2952         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2953         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2954         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2955                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2956 }
2957
2958 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
2959 /*
2960  * Return node id of node used for "local" allocations.
2961  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
2962  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
2963  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
2964  */
2965 int local_memory_node(int node)
2966 {
2967         struct zone *zone;
2968
2969         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
2970                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
2971                                    NULL,
2972                                    &zone);
2973         return zone->node;
2974 }
2975 #endif
2976
2977 #else   /* CONFIG_NUMA */
2978
2979 static void set_zonelist_order(void)
2980 {
2981         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2982 }
2983
2984 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2985 {
2986         int node, local_node;
2987         enum zone_type j;
2988         struct zonelist *zonelist;
2989
2990         local_node = pgdat->node_id;
2991
2992         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2993         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2994
2995         /*
2996          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2997          * of all the other nodes.
2998          * We don't want to pressure a particular node, so when
2999          * building the zones for node N, we make sure that the
3000          * zones coming right after the local ones are those from
3001          * node N+1 (modulo N)
3002          */
3003         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3004                 if (!node_online(node))
3005                         continue;
3006                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3007                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3008         }
3009         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3010                 if (!node_online(node))
3011                         continue;
3012                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3013                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3014         }
3015
3016         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3017         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3018 }
3019
3020 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3021 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3022 {
3023         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3024 }
3025
3026 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3027
3028 /*
3029  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3030  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3031  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3032  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3033  * with interrupts disabled.
3034  *
3035  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3036  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3037  * hotplugged processors.
3038  *
3039  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3040  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3041  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3042  */
3043 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3044 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3045 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3046
3047 /*
3048  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3049  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3050  */
3051 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3052
3053 /* return values int ....just for stop_machine() */
3054 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3055 {
3056         int nid;
3057         int cpu;
3058
3059 #ifdef CONFIG_NUMA
3060         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3061 #endif
3062         for_each_online_node(nid) {
3063                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3064
3065                 build_zonelists(pgdat);
3066                 build_zonelist_cache(pgdat);
3067         }
3068
3069         /*
3070          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3071          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3072          * each zone will be allocated later when the per cpu
3073          * allocator is available.
3074          *
3075          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3076          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3077          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3078          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3079          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3080          * (a chicken-egg dilemma).
3081          */
3082         for_each_possible_cpu(cpu) {
3083                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3084
3085 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3086                 /*
3087                  * We now know the "local memory node" for each node--
3088                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3089                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3090                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3091                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3092                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3093                  */
3094                 if (cpu_online(cpu))
3095                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3096 #endif
3097         }
3098
3099         return 0;
3100 }
3101
3102 /*
3103  * Called with zonelists_mutex held always
3104  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3105  */
3106 void build_all_zonelists(void *data)
3107 {
3108         set_zonelist_order();
3109
3110         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3111                 __build_all_zonelists(NULL);
3112                 mminit_verify_zonelist();
3113                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3114         } else {
3115                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3116                    of zonelist */
3117 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3118                 if (data)
3119                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3120 #endif
3121                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3122                 /* cpuset refresh routine should be here */
3123         }
3124         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3125         /*
3126          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3127          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3128          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3129          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3130          * disabled and enable it later
3131          */
3132         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3133                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3134         else
3135                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3136
3137         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3138                 "Total pages: %ld\n",
3139                         nr_online_nodes,
3140                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3141                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3142                         vm_total_pages);
3143 #ifdef CONFIG_NUMA
3144         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3145 #endif
3146 }
3147
3148 /*
3149  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3150  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3151  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3152  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3153  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3154  * conservative, even though it seems large.
3155  *
3156  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3157  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3158  */
3159 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3160
3161 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3162 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3163 {
3164         unsigned long size = 1;
3165
3166         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3167
3168         while (size < pages)
3169                 size <<= 1;
3170
3171         /*
3172          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3173          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3174          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3175          */
3176         size = min(size, 4096UL);
3177
3178         return max(size, 4UL);
3179 }
3180 #else
3181 /*
3182  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3183  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3184  *
3185  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3186  *
3187  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3188  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3189  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3190  *
3191  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3192  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3193  *
3194  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3195  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3196  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3197  */
3198 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3199 {
3200         return 4096UL;
3201 }
3202 #endif
3203
3204 /*
3205  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3206  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3207  * hash function before the remainder is taken.
3208  */
3209 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3210 {
3211         return ffz(~size);
3212 }
3213
3214 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3215
3216 /*
3217  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3218  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3219  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3220  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3221  * blocks as reclaim kicks in
3222  */
3223 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3224 {
3225         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3226         struct page *page;
3227         unsigned long block_migratetype;
3228         int reserve;
3229
3230         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3231         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3232         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3233         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3234                                                         pageblock_order;
3235
3236         /*
3237          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3238          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3239          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3240          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3241          * future allocation of hugepages at runtime.
3242          */
3243         reserve = min(2, reserve);
3244
3245         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3246                 if (!pfn_valid(pfn))
3247                         continue;
3248                 page = pfn_to_page(pfn);
3249
3250                 /* Watch out for overlapping nodes */
3251                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3252                         continue;
3253
3254                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3255                 if (PageReserved(page))
3256                         continue;
3257
3258                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3259
3260                 /* If this block is reserved, account for it */
3261                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3262                         reserve--;
3263                         continue;
3264                 }
3265
3266                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3267                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3268                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3269                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3270                         reserve--;
3271                         continue;
3272                 }
3273
3274                 /*
3275                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3276                  * take it back
3277                  */
3278                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3279                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3280                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3281                 }
3282         }
3283 }
3284
3285 /*
3286  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3287  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3288  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3289  */
3290 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3291                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3292 {
3293         struct page *page;
3294         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3295         unsigned long pfn;
3296         struct zone *z;
3297
3298         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3299                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3300
3301         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3302         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3303                 /*
3304                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3305                  * handed to this function.  They do not
3306                  * exist on hotplugged memory.
3307                  */
3308                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3309                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3310                                 continue;
3311                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3312                                 continue;
3313                 }
3314                 page = pfn_to_page(pfn);
3315                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3316                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3317                 init_page_count(page);
3318                 reset_page_mapcount(page);
3319                 SetPageReserved(page);
3320                 /*
3321                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3322                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3323                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3324                  * the address space during boot when many long-lived
3325                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3326                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3327                  * setup_zone_migrate_reserve()
3328                  *
3329                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3330                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3331                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3332                  * pfn out of zone.
3333                  */
3334                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3335                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3336                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3337                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3338
3339                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3340 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3341                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3342                 if (!is_highmem_idx(zone))
3343                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3344 #endif
3345         }
3346 }
3347
3348 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3349 {
3350         int order, t;
3351         for_each_migratetype_order(order, t) {
3352                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3353                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3354         }
3355 }
3356
3357 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3358 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3359         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3360 #endif
3361
3362 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3363 {
3364 #ifdef CONFIG_MMU
3365         int batch;
3366
3367         /*
3368          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3369          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3370          *
3371          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3372          */
3373         batch = zone->present_pages / 1024;
3374         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3375                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3376         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3377         if (batch < 1)
3378                 batch = 1;
3379
3380         /*
3381          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3382          * of 2 value was found to be more likely to have
3383          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3384          *
3385          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3386          * batches of pages, one task can end up with a lot
3387          * of pages of one half of the possible page colors
3388          * and the other with pages of the other colors.
3389          */
3390         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3391
3392         return batch;
3393
3394 #else
3395         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3396          * conditions.
3397          *
3398          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3399          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3400          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3401          *
3402          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3403          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3404          * can be a significant delay between the individual batches being
3405          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3406          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3407          */
3408         return 0;
3409 #endif
3410 }
3411
3412 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3413 {
3414         struct per_cpu_pages *pcp;
3415         int migratetype;
3416
3417         memset(p, 0, sizeof(*p));
3418
3419         pcp = &p->pcp;
3420         pcp->count = 0;
3421         pcp->high = 6 * batch;
3422         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3423         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3424                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3425 }
3426
3427 /*
3428  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3429  * to the value high for the pageset p.
3430  */
3431
3432 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3433                                 unsigned long high)
3434 {
3435         struct per_cpu_pages *pcp;
3436
3437         pcp = &p->pcp;
3438         pcp->high = high;
3439         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3440         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3441                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3442 }
3443
3444 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3445 {
3446         int cpu;
3447
3448         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3449
3450         for_each_possible_cpu(cpu) {
3451                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3452
3453                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3454
3455                 if (percpu_pagelist_fraction)
3456                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3457                                 (zone->present_pages /
3458                                         percpu_pagelist_fraction));
3459         }
3460 }
3461
3462 /*
3463  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3464  * Before this call only boot pagesets were available.
3465  */
3466 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3467 {
3468         struct zone *zone;
3469
3470         for_each_populated_zone(zone)
3471                 setup_zone_pageset(zone);
3472 }
3473
3474 static noinline __init_refok
3475 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3476 {
3477         int i;
3478         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3479         size_t alloc_size;
3480
3481         /*
3482          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3483          * per zone.
3484          */
3485         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3486                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3487         zone->wait_table_bits =
3488                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3489         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3490                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3491
3492         if (!slab_is_available()) {
3493                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3494                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3495         } else {
3496                 /*
3497                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3498                  * via memory hot-add.
3499                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3500                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3501                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3502                  * node itself as well.
3503                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3504                  * necessary.
3505                  */
3506                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3507         }
3508         if (!zone->wait_table)
3509                 return -ENOMEM;
3510
3511         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3512                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3513
3514         return 0;
3515 }
3516
3517 static int __zone_pcp_update(void *data)
3518 {
3519         struct zone *zone = data;
3520         int cpu;
3521         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3522
3523         for_each_possible_cpu(cpu) {
3524                 struct per_cpu_pageset *pset;
3525                 struct per_cpu_pages *pcp;
3526
3527                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3528                 pcp = &pset->pcp;
3529
3530                 local_irq_save(flags);
3531                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3532                 setup_pageset(pset, batch);
3533                 local_irq_restore(flags);
3534         }
3535         return 0;
3536 }
3537
3538 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3539 {
3540         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3541 }
3542
3543 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3544 {
3545         /*
3546          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3547          * relies on the ability of the linker to provide the
3548          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3549          */
3550         zone->pageset = &boot_pageset;
3551
3552         if (zone->present_pages)
3553                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3554                         zone->name, zone->present_pages,
3555                                          zone_batchsize(zone));
3556 }
3557
3558 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3559                                         unsigned long zone_start_pfn,
3560                                         unsigned long size,
3561                                         enum memmap_context context)
3562 {
3563         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3564         int ret;
3565         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3566         if (ret)
3567                 return ret;
3568         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3569
3570         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3571
3572         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3573                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3574                         pgdat->node_id,
3575                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3576                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3577
3578         zone_init_free_lists(zone);
3579
3580         return 0;
3581 }
3582
3583 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3584 /*
3585  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3586  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3587  */
3588 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3589 {
3590         int i;
3591
3592         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3593                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3594                         return i;
3595
3596         return -1;
3597 }
3598
3599 /*
3600  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3601  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3602  */
3603 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3604 {
3605         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3606                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3607                         return index;
3608
3609         return -1;
3610 }
3611
3612 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3613 /*
3614  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3615  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3616  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3617  * alternative
3618  */
3619 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3620 {
3621         int i;
3622
3623         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3624                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3625                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3626
3627                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3628                         return early_node_map[i].nid;
3629         }
3630         /* This is a memory hole */
3631         return -1;
3632 }
3633 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3634
3635 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3636 {
3637         int nid;
3638
3639         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3640         if (nid >= 0)
3641                 return nid;
3642         /* just returns 0 */
3643         return 0;
3644 }
3645
3646 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3647 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3648 {
3649         int nid;
3650
3651         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3652         if (nid >= 0 && nid != node)
3653                 return false;
3654         return true;
3655 }
3656 #endif
3657
3658 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3659 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3660         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3661                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3662
3663 /**
3664  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3665  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3666  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3667  *
3668  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3669  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3670  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3671  */
3672 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3673                                                 unsigned long max_low_pfn)
3674 {
3675         int i;
3676
3677         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3678                 unsigned long size_pages = 0;
3679                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3680
3681                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3682                         continue;
3683
3684                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3685                         end_pfn = max_low_pfn;
3686
3687                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3688                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3689                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3690                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3691         }
3692 }
3693
3694 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3695 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3696                                         u64 goal, u64 limit)
3697 {
3698         int i;
3699
3700         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3701         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3702                 u64 addr;
3703                 u64 ei_start, ei_last;
3704                 u64 final_start, final_end;
3705
3706                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3707                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3708                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3709                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3710
3711                 final_start = max(ei_start, goal);
3712                 final_end = min(ei_last, limit);
3713
3714                 if (final_start >= final_end)
3715                         continue;
3716
3717                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3718
3719                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3720                         continue;
3721
3722                 return addr;
3723         }
3724
3725         return MEMBLOCK_ERROR;
3726 }
3727 #endif
3728
3729 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3730                                    int nr_range, int nid)
3731 {
3732         int i;
3733         u64 start, end;
3734
3735         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3736         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3737                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3738                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3739                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3740         }
3741         return nr_range;
3742 }
3743
3744 #ifdef CONFIG_NO_BOOTMEM
3745 void * __init __alloc_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3746                                         u64 goal, u64 limit)
3747 {
3748         void *ptr;
3749         u64 addr;
3750
3751         if (limit > memblock.current_limit)
3752                 limit = memblock.current_limit;
3753
3754         addr = find_memory_core_early(nid, size, align, goal, limit);
3755
3756         if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3757                 return NULL;
3758
3759         ptr = phys_to_virt(addr);
3760         memset(ptr, 0, size);
3761         memblock_x86_reserve_range(addr, addr + size, "BOOTMEM");
3762         /*
3763          * The min_count is set to 0 so that bootmem allocated blocks
3764          * are never reported as leaks.
3765          */
3766         kmemleak_alloc(ptr, size, 0, 0);
3767         return ptr;
3768 }
3769 #endif
3770
3771
3772 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3773 {
3774         int i;
3775         int ret;
3776
3777         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3778                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3779                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3780                 if (ret)
3781                         break;
3782         }
3783 }
3784 /**
3785  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3786  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3787  *
3788  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3789  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3790  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3791  */
3792 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3793 {
3794         int i;
3795
3796         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3797                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3798                                 early_node_map[i].start_pfn,
3799                                 early_node_map[i].end_pfn);
3800 }
3801
3802 /**
3803  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3804  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3805  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3806  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3807  *
3808  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3809  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3810  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3811  * PFNs will be 0.
3812  */
3813 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3814                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3815 {
3816         int i;
3817         *start_pfn = -1UL;
3818         *end_pfn = 0;
3819
3820         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3821                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3822                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3823         }
3824
3825         if (*start_pfn == -1UL)
3826                 *start_pfn = 0;
3827 }
3828
3829 /*
3830  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3831  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3832  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3833  */
3834 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3835 {
3836         int zone_index;
3837         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3838                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3839                         continue;
3840
3841                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3842                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3843                         break;
3844         }
3845
3846         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3847         movable_zone = zone_index;
3848 }
3849
3850 /*
3851  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3852  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3853  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3854  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3855  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3856  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3857  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3858  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3859  */
3860 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3861                                         unsigned long zone_type,
3862                                         unsigned long node_start_pfn,
3863                                         unsigned long node_end_pfn,
3864                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3865                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3866 {
3867         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3868         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3869                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3870                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3871                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3872                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3873                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3874
3875                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3876                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3877                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3878                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3879
3880                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3881                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3882                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3883         }
3884 }
3885
3886 /*
3887  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3888  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3889  */
3890 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3891                                         unsigned long zone_type,
3892                                         unsigned long *ignored)
3893 {
3894         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3895         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3896
3897         /* Get the start and end of the node and zone */
3898         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3899         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3900         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3901         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3902                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3903                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3904
3905         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3906         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3907                 return 0;
3908
3909         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3910         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3911         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3912
3913         /* Return the spanned pages */
3914         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3915 }
3916
3917 /*
3918  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3919  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3920  */
3921 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3922                                 unsigned long range_start_pfn,
3923                                 unsigned long range_end_pfn)
3924 {
3925         int i = 0;
3926         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3927         unsigned long start_pfn;
3928
3929         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3930         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3931         if (i == -1)
3932                 return 0;
3933
3934         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3935
3936         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3937         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3938                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3939
3940         /* Find all holes for the zone within the node */
3941         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3942
3943                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3944                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3945                         break;
3946
3947                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3948                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3949                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3950
3951                 /* Update the hole size cound and move on */
3952                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3953                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3954                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3955                 }
3956                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3957         }
3958
3959         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3960         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3961                 hole_pages += range_end_pfn -
3962                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3963
3964         return hole_pages;
3965 }
3966
3967 /**
3968  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3969  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3970  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3971  *
3972  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3973  */
3974 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3975                                                         unsigned long end_pfn)
3976 {
3977         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3978 }
3979
3980 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3981 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3982                                         unsigned long zone_type,
3983                                         unsigned long *ignored)
3984 {
3985         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3986         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3987
3988         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3989         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3990                                                         node_start_pfn);
3991         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3992                                                         node_end_pfn);
3993
3994         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3995                         node_start_pfn, node_end_pfn,
3996                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3997         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
3998 }
3999
4000 #else
4001 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4002                                         unsigned long zone_type,
4003                                         unsigned long *zones_size)
4004 {
4005         return zones_size[zone_type];
4006 }
4007
4008 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4009                                                 unsigned long zone_type,
4010                                                 unsigned long *zholes_size)
4011 {
4012         if (!zholes_size)
4013                 return 0;
4014
4015         return zholes_size[zone_type];
4016 }
4017
4018 #endif
4019
4020 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4021                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4022 {
4023         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4024         enum zone_type i;
4025
4026         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4027                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4028                                                                 zones_size);
4029         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4030
4031         realtotalpages = totalpages;
4032         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4033                 realtotalpages -=
4034                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4035                                                                 zholes_size);
4036         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4037         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4038                                                         realtotalpages);
4039 }
4040
4041 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4042 /*
4043  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4044  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4045  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4046  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4047  * bytes.
4048  */
4049 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4050 {
4051         unsigned long usemapsize;
4052
4053         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4054         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4055         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4056         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4057
4058         return usemapsize / 8;
4059 }
4060
4061 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4062                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4063 {
4064         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4065         zone->pageblock_flags = NULL;
4066         if (usemapsize)
4067                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
4068 }
4069 #else
4070 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4071                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4072 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4073
4074 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4075
4076 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4077 static inline int pageblock_default_order(void)
4078 {
4079         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4080                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4081
4082         return MAX_ORDER-1;
4083 }
4084
4085 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4086 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4087 {
4088         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4089         if (pageblock_order)
4090                 return;
4091
4092         /*
4093          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4094          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4095          */
4096         pageblock_order = order;
4097 }
4098 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4099
4100 /*
4101  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4102  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4103  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4104  * pageblock_order based on the kernel config
4105  */
4106 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4107 {
4108         return MAX_ORDER-1;
4109 }
4110 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4111
4112 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4113
4114 /*
4115  * Set up the zone data structures:
4116  *   - mark all pages reserved
4117  *   - mark all memory queues empty
4118  *   - clear the memory bitmaps
4119  */
4120 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4121                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4122 {
4123         enum zone_type j;
4124         int nid = pgdat->node_id;
4125         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4126         int ret;
4127
4128         pgdat_resize_init(pgdat);
4129         pgdat->nr_zones = 0;
4130         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4131         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4132         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4133         
4134         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4135                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4136                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4137                 enum lru_list l;
4138
4139                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4140                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4141                                                                 zholes_size);
4142
4143                 /*
4144                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4145                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4146                  * and per-cpu initialisations
4147                  */
4148                 memmap_pages =
4149                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4150                 if (realsize >= memmap_pages) {
4151                         realsize -= memmap_pages;
4152                         if (memmap_pages)
4153                                 printk(KERN_DEBUG
4154                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4155                                        zone_names[j], memmap_pages);
4156                 } else
4157                         printk(KERN_WARNING
4158                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4159                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4160
4161                 /* Account for reserved pages */
4162                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4163                         realsize -= dma_reserve;
4164                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4165                                         zone_names[0], dma_reserve);
4166                 }
4167
4168                 if (!is_highmem_idx(j))
4169                         nr_kernel_pages += realsize;
4170                 nr_all_pages += realsize;
4171
4172                 zone->spanned_pages = size;
4173                 zone->present_pages = realsize;
4174 #ifdef CONFIG_NUMA
4175                 zone->node = nid;
4176                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4177                                                 / 100;
4178                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4179 #endif
4180                 zone->name = zone_names[j];
4181                 spin_lock_init(&zone->lock);
4182                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4183                 zone_seqlock_init(zone);
4184                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4185
4186                 zone_pcp_init(zone);
4187                 for_each_lru(l) {
4188                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4189                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4190                 }
4191                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4192                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4193                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4194                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4195                 zap_zone_vm_stats(zone);
4196                 zone->flags = 0;
4197                 if (!size)
4198                         continue;
4199
4200                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4201                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4202                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4203                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4204                 BUG_ON(ret);
4205                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4206                 zone_start_pfn += size;
4207         }
4208 }
4209
4210 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4211 {
4212         /* Skip empty nodes */
4213         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4214                 return;
4215
4216 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4217         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4218         if (!pgdat->node_mem_map) {
4219                 unsigned long size, start, end;
4220                 struct page *map;
4221
4222                 /*
4223                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4224                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4225                  * for the buddy allocator to function correctly.
4226                  */
4227                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4228                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4229                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4230                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4231                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4232                 if (!map)
4233                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
4234                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4235         }
4236 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4237         /*
4238          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4239          */
4240         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4241                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4242 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4243                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4244                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4245 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4246         }
4247 #endif
4248 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4249 }
4250
4251 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4252                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4253 {
4254         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4255
4256         pgdat->node_id = nid;
4257         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4258         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4259
4260         alloc_node_mem_map(pgdat);
4261 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4262         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4263                 nid, (unsigned long)pgdat,
4264                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4265 #endif
4266
4267         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4268 }
4269
4270 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4271
4272 #if MAX_NUMNODES > 1
4273 /*
4274  * Figure out the number of possible node ids.
4275  */
4276 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4277 {
4278         unsigned int node;
4279         unsigned int highest = 0;
4280
4281         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4282                 highest = node;
4283         nr_node_ids = highest + 1;
4284 }
4285 #else
4286 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4287 {
4288 }
4289 #endif
4290
4291 /**
4292  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4293  * @nid: The node ID the range resides on
4294  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4295  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4296  *
4297  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4298  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4299  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4300  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4301  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4302  */
4303 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4304                                                 unsigned long end_pfn)
4305 {
4306         int i;
4307
4308         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4309                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4310                         "%d entries of %d used\n",
4311                         nid, start_pfn, end_pfn,
4312                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4313
4314         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4315
4316         /* Merge with existing active regions if possible */
4317         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4318                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4319                         continue;
4320
4321                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4322                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4323                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4324                         return;
4325
4326                 /* Merge forward if suitable */
4327                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4328                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4329                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4330                         return;
4331                 }
4332
4333                 /* Merge backward if suitable */
4334                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4335                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4336                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4337                         return;
4338                 }
4339         }
4340
4341         /* Check that early_node_map is large enough */
4342         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4343                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4344                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4345                 return;
4346         }
4347
4348         early_node_map[i].nid = nid;
4349         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4350         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4351         nr_nodemap_entries = i + 1;
4352 }
4353
4354 /**
4355  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4356  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4357  * @start_pfn: The new PFN of the range
4358  * @end_pfn: The new PFN of the range
4359  *
4360  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4361  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4362  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4363  * range.
4364  */
4365 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4366                                 unsigned long end_pfn)
4367 {
4368         int i, j;
4369         int removed = 0;
4370
4371         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4372                           nid, start_pfn, end_pfn);
4373
4374         /* Find the old active region end and shrink */
4375         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4376                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4377                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4378                         /* clear it */
4379                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4380                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4381                         removed = 1;
4382                         continue;
4383                 }
4384                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4385                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4386                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4387                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4388                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4389                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4390                         continue;
4391                 }
4392                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4393                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4394                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4395                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4396                         continue;
4397                 }
4398         }
4399
4400         if (!removed)
4401                 return;
4402
4403         /* remove the blank ones */
4404         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4405                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4406                         continue;
4407                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4408                         continue;
4409                 /* we found it, get rid of it */
4410                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4411                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4412                                 sizeof(early_node_map[j]));
4413                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4414                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4415                 nr_nodemap_entries--;
4416         }
4417 }
4418
4419 /**
4420  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4421  *
4422  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4423  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4424  * all currently registered regions.
4425  */
4426 void __init remove_all_active_ranges(void)
4427 {
4428         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4429         nr_nodemap_entries = 0;
4430 }
4431
4432 /* Compare two active node_active_regions */
4433 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4434 {
4435         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4436         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4437
4438         /* Done this way to avoid overflows */
4439         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4440                 return 1;
4441         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4442                 return -1;
4443
4444         return 0;
4445 }
4446
4447 /* sort the node_map by start_pfn */
4448 void __init sort_node_map(void)
4449 {
4450         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4451                         sizeof(struct node_active_region),
4452                         cmp_node_active_region, NULL);
4453 }
4454
4455 /* Find the lowest pfn for a node */
4456 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4457 {
4458         int i;
4459         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4460
4461         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4462         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4463                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4464
4465         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4466                 printk(KERN_WARNING
4467                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4468                 return 0;
4469         }
4470
4471         return min_pfn;
4472 }
4473
4474 /**
4475  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4476  *
4477  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4478  * add_active_range().
4479  */
4480 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4481 {
4482         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4483 }
4484
4485 /*
4486  * early_calculate_totalpages()
4487  * Sum pages in active regions for movable zone.
4488  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4489  */
4490 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4491 {
4492         int i;
4493         unsigned long totalpages = 0;
4494
4495         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4496                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4497                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4498                 totalpages += pages;
4499                 if (pages)
4500                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4501         }
4502         return totalpages;
4503 }
4504
4505 /*
4506  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4507  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4508  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4509  * others
4510  */
4511 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4512 {
4513         int i, nid;
4514         unsigned long usable_startpfn;
4515         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4516         /* save the state before borrow the nodemask */
4517         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4518         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4519         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4520
4521         /*
4522          * If movablecore was specified, calculate what size of
4523          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4524          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4525          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4526          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4527          * what movablecore would have allowed.
4528          */
4529         if (required_movablecore) {
4530                 unsigned long corepages;
4531
4532                 /*
4533                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4534                  * was requested by the user
4535                  */
4536                 required_movablecore =
4537                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4538                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4539
4540                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4541         }
4542
4543         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4544         if (!required_kernelcore)
4545                 goto out;
4546
4547         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4548         find_usable_zone_for_movable();
4549         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4550
4551 restart:
4552         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4553         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4554         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4555                 /*
4556                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4557                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4558                  * amount of memory for the kernel
4559                  */
4560                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4561                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4562
4563                 /*
4564                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4565                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4566                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4567                  */
4568                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4569
4570                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4571                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4572                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4573                         unsigned long size_pages;
4574
4575                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4576                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4577                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4578                         if (start_pfn >= end_pfn)
4579                                 continue;
4580
4581                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4582                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4583                                 unsigned long kernel_pages;
4584                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4585                                                                 - start_pfn;
4586
4587                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4588                                                         kernelcore_remaining);
4589                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4590                                                         required_kernelcore);
4591
4592                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4593                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4594
4595                                         /*
4596                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4597                                          * that if we have to rebalance
4598                                          * kernelcore across nodes, we will
4599                                          * not double account here
4600                                          */
4601                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4602                                         continue;
4603                                 }
4604                                 start_pfn = usable_startpfn;
4605                         }
4606
4607                         /*
4608                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4609                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4610                          * number of pages used as kernelcore
4611                          */
4612                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4613                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4614                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4615                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4616
4617                         /*
4618                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4619                          * break if the kernelcore for this node has been
4620                          * satisified
4621                          */
4622                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4623                                                                 size_pages);
4624                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4625                         if (!kernelcore_remaining)
4626                                 break;
4627                 }
4628         }
4629
4630         /*
4631          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4632          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4633          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4634          * satisified
4635          */
4636         usable_nodes--;
4637         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4638                 goto restart;
4639
4640         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4641         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4642                 zone_movable_pfn[nid] =
4643                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4644
4645 out:
4646         /* restore the node_state */
4647         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4648 }
4649
4650 /* Any regular memory on that node ? */
4651 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4652 {
4653 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4654         enum zone_type zone_type;
4655
4656         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4657                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4658                 if (zone->present_pages)
4659                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4660         }
4661 #endif
4662 }
4663
4664 /**
4665  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4666  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4667  *
4668  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4669  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4670  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4671  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4672  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4673  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4674  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4675  * at arch_max_dma_pfn.
4676  */
4677 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4678 {
4679         unsigned long nid;
4680         int i;
4681
4682         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4683         sort_node_map();
4684
4685         /* Record where the zone boundaries are */
4686         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4687                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4688         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4689                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4690         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4691         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4692         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4693                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4694                         continue;
4695                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4696                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4697                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4698                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4699         }
4700         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4701         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4702
4703         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4704         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4705         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4706
4707         /* Print out the zone ranges */
4708         printk("Zone PFN ranges:\n");
4709         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4710                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4711                         continue;
4712                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4713                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4714                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4715                         printk("empty\n");
4716                 else
4717                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4718                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4719                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4720         }
4721
4722         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4723         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4724         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4725                 if (zone_movable_pfn[i])
4726                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4727         }
4728
4729         /* Print out the early_node_map[] */
4730         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4731         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4732                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4733                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4734                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4735
4736         /* Initialise every node */
4737         mminit_verify_pageflags_layout();
4738         setup_nr_node_ids();
4739         for_each_online_node(nid) {
4740                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4741                 free_area_init_node(nid, NULL,
4742                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4743
4744                 /* Any memory on that node */
4745                 if (pgdat->node_present_pages)
4746                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4747                 check_for_regular_memory(pgdat);
4748         }
4749 }
4750
4751 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4752 {
4753         unsigned long long coremem;
4754         if (!p)
4755                 return -EINVAL;
4756
4757         coremem = memparse(p, &p);
4758         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4759
4760         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4761         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4762
4763         return 0;
4764 }
4765
4766 /*
4767  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4768  * cannot be reclaimed or migrated.
4769  */
4770 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4771 {
4772         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4773 }
4774
4775 /*
4776  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4777  * can be reclaimed or migrated.
4778  */
4779 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4780 {
4781         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4782 }
4783
4784 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4785 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4786
4787 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4788
4789 /**
4790  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4791  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4792  *
4793  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4794  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4795  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4796  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4797  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4798  * smaller per-cpu batchsize.
4799  */
4800 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4801 {
4802         dma_reserve = new_dma_reserve;
4803 }
4804
4805 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4806 struct pglist_data __refdata contig_page_data = {
4807 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
4808  .bdata = &bootmem_node_data[0]
4809 #endif
4810  };
4811 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4812 #endif
4813
4814 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4815 {
4816         free_area_init_node(0, zones_size,
4817                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4818 }
4819
4820 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4821                                  unsigned long action, void *hcpu)
4822 {
4823         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4824
4825         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4826                 drain_pages(cpu);
4827
4828                 /*
4829                  * Spill the event counters of the dead processor
4830                  * into the current processors event counters.
4831                  * This artificially elevates the count of the current
4832                  * processor.
4833                  */
4834                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4835
4836                 /*
4837                  * Zero the differential counters of the dead processor
4838                  * so that the vm statistics are consistent.
4839                  *
4840                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4841                  * race with what we are doing.
4842                  */
4843                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4844         }
4845         return NOTIFY_OK;
4846 }
4847
4848 void __init page_alloc_init(void)
4849 {
4850         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4851 }
4852
4853 /*
4854  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4855  *      or min_free_kbytes changes.
4856  */
4857 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4858 {
4859         struct pglist_data *pgdat;
4860         unsigned long reserve_pages = 0;
4861         enum zone_type i, j;
4862
4863         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4864                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4865                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4866                         unsigned long max = 0;
4867
4868                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4869                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4870                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4871                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4872                         }
4873
4874                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4875                         max += high_wmark_pages(zone);
4876
4877                         if (max > zone->present_pages)
4878                                 max = zone->present_pages;
4879                         reserve_pages += max;
4880                 }
4881         }
4882         totalreserve_pages = reserve_pages;
4883 }
4884
4885 /*
4886  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4887  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4888  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4889  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4890  */
4891 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4892 {
4893         struct pglist_data *pgdat;
4894         enum zone_type j, idx;
4895
4896         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4897                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4898                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4899                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4900
4901                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4902
4903                         idx = j;
4904                         while (idx) {
4905                                 struct zone *lower_zone;
4906
4907                                 idx--;
4908
4909                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4910                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4911
4912                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4913                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4914                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4915                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4916                         }
4917                 }
4918         }
4919
4920         /* update totalreserve_pages */
4921         calculate_totalreserve_pages();
4922 }
4923
4924 /**
4925  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4926  * or when memory is hot-{added|removed}
4927  *
4928  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4929  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4930  */
4931 void setup_per_zone_wmarks(void)
4932 {
4933         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4934         unsigned long lowmem_pages = 0;
4935         struct zone *zone;
4936         unsigned long flags;
4937
4938         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4939         for_each_zone(zone) {
4940                 if (!is_highmem(zone))
4941                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4942         }
4943
4944         for_each_zone(zone) {
4945                 u64 tmp;
4946
4947                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4948                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4949                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4950                 if (is_highmem(zone)) {
4951                         /*
4952                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4953                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4954                          * value here.
4955                          *
4956                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4957                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4958                          * not be capped for highmem.
4959                          */
4960                         int min_pages;
4961
4962                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4963                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4964                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4965                         if (min_pages > 128)
4966                                 min_pages = 128;
4967                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4968                 } else {
4969                         /*
4970                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4971                          * proportionate to the zone's size.
4972                          */
4973                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4974                 }
4975
4976                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4977                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4978                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4979                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4980         }
4981
4982         /* update totalreserve_pages */
4983         calculate_totalreserve_pages();
4984 }
4985
4986 /*
4987  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4988  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4989  * to be referenced again before it is swapped out.
4990  *
4991  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4992  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4993  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4994  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
4995  *
4996  * total     target    max
4997  * memory    ratio     inactive anon
4998  * -------------------------------------
4999  *   10MB       1         5MB
5000  *  100MB       1        50MB
5001  *    1GB       3       250MB
5002  *   10GB      10       0.9GB
5003  *  100GB      31         3GB
5004  *    1TB     101        10GB
5005  *   10TB     320        32GB
5006  */
5007 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5008 {
5009         unsigned int gb, ratio;
5010
5011         /* Zone size in gigabytes */
5012         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5013         if (gb)
5014                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5015         else
5016                 ratio = 1;
5017
5018         zone->inactive_ratio = ratio;
5019 }
5020
5021 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5022 {
5023         struct zone *zone;
5024
5025         for_each_zone(zone)
5026                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5027 }
5028
5029 /*
5030  * Initialise min_free_kbytes.
5031  *
5032  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5033  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5034  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5035  *
5036  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5037  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5038  *
5039  * which yields
5040  *
5041  * 16MB:        512k
5042  * 32MB:        724k
5043  * 64MB:        1024k
5044  * 128MB:       1448k
5045  * 256MB:       2048k
5046  * 512MB:       2896k
5047  * 1024MB:      4096k
5048  * 2048MB:      5792k
5049  * 4096MB:      8192k
5050  * 8192MB:      11584k
5051  * 16384MB:     16384k
5052  */
5053 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
5054 {
5055         unsigned long lowmem_kbytes;
5056
5057         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5058
5059         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5060         if (min_free_kbytes < 128)
5061                 min_free_kbytes = 128;
5062         if (min_free_kbytes > 65536)
5063                 min_free_kbytes = 65536;
5064         setup_per_zone_wmarks();
5065         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5066         setup_per_zone_inactive_ratio();
5067         return 0;
5068 }
5069 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5070
5071 /*
5072  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5073  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5074  *      changes.
5075  */
5076 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5077         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5078 {
5079         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5080         if (write)
5081                 setup_per_zone_wmarks();
5082         return 0;
5083 }
5084
5085 #ifdef CONFIG_NUMA
5086 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5087         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5088 {
5089         struct zone *zone;
5090         int rc;
5091
5092         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5093         if (rc)
5094                 return rc;
5095
5096         for_each_zone(zone)
5097                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5098                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5099         return 0;
5100 }
5101
5102 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5103         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5104 {
5105         struct zone *zone;
5106         int rc;
5107
5108         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5109         if (rc)
5110                 return rc;
5111
5112         for_each_zone(zone)
5113                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5114                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5115         return 0;
5116 }
5117 #endif
5118
5119 /*
5120  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5121  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5122  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5123  *
5124  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5125  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5126  * if in function of the boot time zone sizes.
5127  */
5128 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5129         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5130 {
5131         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5132         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5133         return 0;
5134 }
5135
5136 /*
5137  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5138  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5139  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5140  */
5141
5142 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5143         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5144 {
5145         struct zone *zone;
5146         unsigned int cpu;
5147         int ret;
5148
5149         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5150         if (!write || (ret == -EINVAL))
5151                 return ret;
5152         for_each_populated_zone(zone) {
5153                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5154                         unsigned long  high;
5155                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5156                         setup_pagelist_highmark(
5157                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5158                 }
5159         }
5160         return 0;
5161 }
5162
5163 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5164
5165 #ifdef CONFIG_NUMA
5166 static int __init set_hashdist(char *str)
5167 {
5168         if (!str)
5169                 return 0;
5170         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5171         return 1;
5172 }
5173 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5174 #endif
5175
5176 /*
5177  * allocate a large system hash table from bootmem
5178  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5179  *   quantity of entries
5180  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5181  */
5182 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5183                                      unsigned long bucketsize,
5184                                      unsigned long numentries,
5185                                      int scale,
5186                                      int flags,
5187                                      unsigned int *_hash_shift,
5188                                      unsigned int *_hash_mask,
5189                                      unsigned long limit)
5190 {
5191         unsigned long long max = limit;
5192         unsigned long log2qty, size;
5193         void *table = NULL;
5194
5195         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5196         if (!numentries) {
5197                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5198                 numentries = nr_kernel_pages;
5199                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5200                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5201                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5202
5203                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5204                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5205                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5206                 else
5207                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5208
5209                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5210                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5211                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5212                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5213                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5214                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5215                                 BUG_ON(!numentries);
5216                         }
5217                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5218                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5219         }
5220         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5221
5222         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5223         if (max == 0) {
5224                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5225                 do_div(max, bucketsize);
5226         }
5227
5228         if (numentries > max)
5229                 numentries = max;
5230
5231         log2qty = ilog2(numentries);
5232
5233         do {
5234                 size = bucketsize << log2qty;
5235                 if (flags & HASH_EARLY)
5236                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5237                 else if (hashdist)
5238                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5239                 else {
5240                         /*
5241                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5242                          * some pages at the end of hash table which
5243                          * alloc_pages_exact() automatically does
5244                          */
5245                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5246                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5247                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5248                         }
5249                 }
5250         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5251
5252         if (!table)
5253                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5254
5255         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5256                tablename,
5257                (1UL << log2qty),
5258                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5259                size);
5260
5261         if (_hash_shift)
5262                 *_hash_shift = log2qty;
5263         if (_hash_mask)
5264                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5265
5266         return table;
5267 }
5268
5269 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5270 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5271                                                         unsigned long pfn)
5272 {
5273 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5274         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5275 #else
5276         return zone->pageblock_flags;
5277 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5278 }
5279
5280 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5281 {
5282 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5283         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5284         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5285 #else
5286         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5287         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5288 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5289 }
5290
5291 /**
5292  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5293  * @page: The page within the block of interest
5294  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5295  * @end_bitidx: The last bit of interest
5296  * returns pageblock_bits flags
5297  */
5298 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5299                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5300 {
5301         struct zone *zone;
5302         unsigned long *bitmap;
5303         unsigned long pfn, bitidx;
5304         unsigned long flags = 0;
5305         unsigned long value = 1;
5306
5307         zone = page_zone(page);
5308         pfn = page_to_pfn(page);
5309         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5310         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5311
5312         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5313                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5314                         flags |= value;
5315
5316         return flags;
5317 }
5318
5319 /**
5320  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5321  * @page: The page within the block of interest
5322  * @start_bitidx: The first bit of interest
5323  * @end_bitidx: The last bit of interest
5324  * @flags: The flags to set
5325  */
5326 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5327                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5328 {
5329         struct zone *zone;
5330         unsigned long *bitmap;
5331         unsigned long pfn, bitidx;
5332         unsigned long value = 1;
5333
5334         zone = page_zone(page);
5335         pfn = page_to_pfn(page);
5336         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5337         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5338         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5339         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5340
5341         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5342                 if (flags & value)
5343                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5344                 else
5345                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5346 }
5347
5348 /*
5349  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5350  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5351  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5352  */
5353
5354 static int
5355 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5356 {
5357         unsigned long pfn, iter, found;
5358         /*
5359          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5360          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5361          */
5362         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5363                 return true;
5364
5365         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5366                 return true;
5367
5368         pfn = page_to_pfn(page);
5369         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5370                 unsigned long check = pfn + iter;
5371
5372                 if (!pfn_valid_within(check)) {
5373                         iter++;
5374                         continue;
5375                 }
5376                 page = pfn_to_page(check);
5377                 if (!page_count(page)) {
5378                         if (PageBuddy(page))
5379                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5380                         continue;
5381                 }
5382                 if (!PageLRU(page))
5383                         found++;
5384                 /*
5385                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5386                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5387                  * and it still to be fixed.
5388                  */
5389                 /*
5390                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5391                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5392                  *
5393                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5394                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5395                  * page at boot.
5396                  */
5397                 if (found > count)
5398                         return false;
5399         }
5400         return true;
5401 }
5402
5403 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5404 {
5405         struct zone *zone = page_zone(page);
5406         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5407 }
5408
5409 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5410 {
5411         struct zone *zone;
5412         unsigned long flags, pfn;
5413         struct memory_isolate_notify arg;
5414         int notifier_ret;
5415         int ret = -EBUSY;
5416         int zone_idx;
5417
5418         zone = page_zone(page);
5419         zone_idx = zone_idx(zone);
5420
5421         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5422
5423         pfn = page_to_pfn(page);
5424         arg.start_pfn = pfn;
5425         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5426         arg.pages_found = 0;
5427
5428         /*
5429          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5430          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5431          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5432          * number of pages in a range that are held by the balloon
5433          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5434          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5435          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5436          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5437          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5438          */
5439         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5440         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5441         if (notifier_ret)
5442                 goto out;
5443         /*
5444          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5445          * We just check MOVABLE pages.
5446          */
5447         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5448                 ret = 0;
5449
5450         /*
5451          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5452          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5453          */
5454
5455 out:
5456         if (!ret) {
5457                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5458                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5459         }
5460
5461         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5462         if (!ret)
5463                 drain_all_pages();
5464         return ret;
5465 }
5466
5467 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5468 {
5469         struct zone *zone;
5470         unsigned long flags;
5471         zone = page_zone(page);
5472         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5473         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5474                 goto out;
5475         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5476         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5477 out:
5478         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5479 }
5480
5481 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5482 /*
5483  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5484  */
5485 void
5486 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5487 {
5488         struct page *page;
5489         struct zone *zone;
5490         int order, i;
5491         unsigned long pfn;
5492         unsigned long flags;
5493         /* find the first valid pfn */
5494         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5495                 if (pfn_valid(pfn))
5496                         break;
5497         if (pfn == end_pfn)
5498                 return;
5499         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5500         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5501         pfn = start_pfn;
5502         while (pfn < end_pfn) {
5503                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5504                         pfn++;
5505                         continue;
5506                 }
5507                 page = pfn_to_page(pfn);
5508                 BUG_ON(page_count(page));
5509                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5510                 order = page_order(page);
5511 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5512                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5513                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5514 #endif
5515                 list_del(&page->lru);
5516                 rmv_page_order(page);
5517                 zone->free_area[order].nr_free--;
5518                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5519                                       - (1UL << order));
5520                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5521                         SetPageReserved((page+i));
5522                 pfn += (1 << order);
5523         }
5524         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5525 }
5526 #endif
5527
5528 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5529 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5530 {
5531         struct zone *zone = page_zone(page);
5532         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5533         unsigned long flags;
5534         int order;
5535
5536         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5537         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5538                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5539
5540                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5541                         break;
5542         }
5543         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5544
5545         return order < MAX_ORDER;
5546 }
5547 #endif
5548
5549 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5550         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5551         {1UL << PG_error,               "error"         },
5552         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5553         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5554         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5555         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5556         {1UL << PG_active,              "active"        },
5557         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5558         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5559         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5560         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5561         {1UL << PG_private,             "private"       },
5562         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5563         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5564 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5565         {1UL << PG_head,                "head"          },
5566         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5567 #else
5568         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5569 #endif
5570         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5571         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5572         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5573         {1UL << PG_buddy,               "buddy"         },
5574         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5575         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5576 #ifdef CONFIG_MMU
5577         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5578 #endif
5579 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5580         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5581 #endif
5582 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5583         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5584 #endif
5585         {-1UL,                          NULL            },
5586 };
5587
5588 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5589 {
5590         const char *delim = "";
5591         unsigned long mask;
5592         int i;
5593
5594         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5595
5596         /* remove zone id */
5597         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5598
5599         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5600
5601                 mask = pageflag_names[i].mask;
5602                 if ((flags & mask) != mask)
5603                         continue;
5604
5605                 flags &= ~mask;
5606                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5607                 delim = "|";
5608         }
5609
5610         /* check for left over flags */
5611         if (flags)
5612                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5613
5614         printk(")\n");
5615 }
5616
5617 void dump_page(struct page *page)
5618 {
5619         printk(KERN_ALERT
5620                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5621                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5622                 page->mapping, page->index);
5623         dump_page_flags(page->flags);
5624 }