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