mm: break out page allocation warning code
[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/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/memory.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/ftrace_event.h>
58 #include <linux/memcontrol.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60
61 #include <asm/tlbflush.h>
62 #include <asm/div64.h>
63 #include "internal.h"
64
65 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
66 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
67 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
68 #endif
69
70 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
71 /*
72  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
73  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
74  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
75  * defined in <linux/topology.h>.
76  */
77 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
79 #endif
80
81 /*
82  * Array of node states.
83  */
84 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
85         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
86         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
87 #ifndef CONFIG_NUMA
88         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
90         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #endif
92         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif  /* NUMA */
94 };
95 EXPORT_SYMBOL(node_states);
96
97 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
98 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
99 int percpu_pagelist_fraction;
100 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
101
102 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
103 /*
104  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
105  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
106  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
107  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
108  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
109  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
110  */
111
112 static gfp_t saved_gfp_mask;
113
114 void pm_restore_gfp_mask(void)
115 {
116         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
117         if (saved_gfp_mask) {
118                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
119                 saved_gfp_mask = 0;
120         }
121 }
122
123 void pm_restrict_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         WARN_ON(saved_gfp_mask);
127         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
128         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
129 }
130 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
131
132 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
133 int pageblock_order __read_mostly;
134 #endif
135
136 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
137
138 /*
139  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
140  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
141  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
142  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
143  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
144  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
145  *
146  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
147  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
148  */
149 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
150 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
151          256,
152 #endif
153 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
154          256,
155 #endif
156 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
157          32,
158 #endif
159          32,
160 };
161
162 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
163
164 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
165 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
166          "DMA",
167 #endif
168 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
169          "DMA32",
170 #endif
171          "Normal",
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          "HighMem",
174 #endif
175          "Movable",
176 };
177
178 int min_free_kbytes = 1024;
179
180 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
181 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
182 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
183
184 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
185   /*
186    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
187    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
188    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
189    * so the number of times add_active_range() can be called is
190    * related to the number of nodes and the number of holes
191    */
192   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
193     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
194     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
195   #else
196     #if MAX_NUMNODES >= 32
197       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
198       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
199     #else
200       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
201       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
202     #endif
203   #endif
204
205   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
206   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
207   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
208   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
209   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
210   static unsigned long __initdata required_movablecore;
211   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
212
213   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
214   int movable_zone;
215   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
216 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
217
218 #if MAX_NUMNODES > 1
219 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
220 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
221 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
222 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
223 #endif
224
225 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
226
227 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
228 {
229
230         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
231                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
232
233         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
234                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
235 }
236
237 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
238
239 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
240 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
241 {
242         int ret = 0;
243         unsigned seq;
244         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
245
246         do {
247                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
248                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
249                         ret = 1;
250                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
251                         ret = 1;
252         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
253
254         return ret;
255 }
256
257 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
258 {
259         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
260                 return 0;
261         if (zone != page_zone(page))
262                 return 0;
263
264         return 1;
265 }
266 /*
267  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
268  */
269 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
270 {
271         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
272                 return 1;
273         if (!page_is_consistent(zone, page))
274                 return 1;
275
276         return 0;
277 }
278 #else
279 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
280 {
281         return 0;
282 }
283 #endif
284
285 static void bad_page(struct page *page)
286 {
287         static unsigned long resume;
288         static unsigned long nr_shown;
289         static unsigned long nr_unshown;
290
291         /* Don't complain about poisoned pages */
292         if (PageHWPoison(page)) {
293                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
294                 return;
295         }
296
297         /*
298          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
299          * or allow a steady drip of one report per second.
300          */
301         if (nr_shown == 60) {
302                 if (time_before(jiffies, resume)) {
303                         nr_unshown++;
304                         goto out;
305                 }
306                 if (nr_unshown) {
307                         printk(KERN_ALERT
308                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
309                                 nr_unshown);
310                         nr_unshown = 0;
311                 }
312                 nr_shown = 0;
313         }
314         if (nr_shown++ == 0)
315                 resume = jiffies + 60 * HZ;
316
317         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
318                 current->comm, page_to_pfn(page));
319         dump_page(page);
320
321         dump_stack();
322 out:
323         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
324         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
325         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
326 }
327
328 /*
329  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
330  *
331  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
332  *
333  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
334  *
335  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
336  * the head page (even the head page has this).
337  *
338  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
339  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
340  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
341  */
342
343 static void free_compound_page(struct page *page)
344 {
345         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
346 }
347
348 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
349 {
350         int i;
351         int nr_pages = 1 << order;
352
353         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
354         set_compound_order(page, order);
355         __SetPageHead(page);
356         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
357                 struct page *p = page + i;
358
359                 __SetPageTail(p);
360                 p->first_page = page;
361         }
362 }
363
364 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
365 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369         int bad = 0;
370
371         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
372             unlikely(!PageHead(page))) {
373                 bad_page(page);
374                 bad++;
375         }
376
377         __ClearPageHead(page);
378
379         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
380                 struct page *p = page + i;
381
382                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
383                         bad_page(page);
384                         bad++;
385                 }
386                 __ClearPageTail(p);
387         }
388
389         return bad;
390 }
391
392 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
393 {
394         int i;
395
396         /*
397          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
398          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
399          */
400         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
401         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
402                 clear_highpage(page + i);
403 }
404
405 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
406 {
407         set_page_private(page, order);
408         __SetPageBuddy(page);
409 }
410
411 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
412 {
413         __ClearPageBuddy(page);
414         set_page_private(page, 0);
415 }
416
417 /*
418  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
419  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
420  *
421  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
422  * the following equation:
423  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
424  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
425  * 1 buddy is #10:
426  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
427  *
428  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
429  * satisfies the following equation:
430  *     P = B & ~(1 << O)
431  *
432  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
433  */
434 static inline unsigned long
435 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
436 {
437         return page_idx ^ (1 << order);
438 }
439
440 /*
441  * This function checks whether a page is free && is the buddy
442  * we can do coalesce a page and its buddy if
443  * (a) the buddy is not in a hole &&
444  * (b) the buddy is in the buddy system &&
445  * (c) a page and its buddy have the same order &&
446  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
447  *
448  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
449  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
450  *
451  * For recording page's order, we use page_private(page).
452  */
453 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
454                                                                 int order)
455 {
456         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
457                 return 0;
458
459         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
460                 return 0;
461
462         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
463                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
464                 return 1;
465         }
466         return 0;
467 }
468
469 /*
470  * Freeing function for a buddy system allocator.
471  *
472  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
473  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
474  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
475  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
476  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
477  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
478  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
479  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
480  * parts of the VM system.
481  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
482  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
483  * order is recorded in page_private(page) field.
484  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
485  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
486  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
487  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
488  * triggers coalescing into a block of larger size.            
489  *
490  * -- wli
491  */
492
493 static inline void __free_one_page(struct page *page,
494                 struct zone *zone, unsigned int order,
495                 int migratetype)
496 {
497         unsigned long page_idx;
498         unsigned long combined_idx;
499         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
500         struct page *buddy;
501
502         if (unlikely(PageCompound(page)))
503                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
504                         return;
505
506         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
507
508         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
509
510         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
511         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
512
513         while (order < MAX_ORDER-1) {
514                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
515                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
516                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
517                         break;
518
519                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
520                 list_del(&buddy->lru);
521                 zone->free_area[order].nr_free--;
522                 rmv_page_order(buddy);
523                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
524                 page = page + (combined_idx - page_idx);
525                 page_idx = combined_idx;
526                 order++;
527         }
528         set_page_order(page, order);
529
530         /*
531          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
532          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
533          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
534          * that is happening, add the free page to the tail of the list
535          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
536          * as a higher order page
537          */
538         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
539                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
540                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
541                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
542                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
543                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
544                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
545                         list_add_tail(&page->lru,
546                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
547                         goto out;
548                 }
549         }
550
551         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
552 out:
553         zone->free_area[order].nr_free++;
554 }
555
556 /*
557  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
558  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
559  * free_pages_check() will verify...
560  */
561 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
562 {
563         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
564         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
565 }
566
567 static inline int free_pages_check(struct page *page)
568 {
569         if (unlikely(page_mapcount(page) |
570                 (page->mapping != NULL)  |
571                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
572                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
573                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
574                 bad_page(page);
575                 return 1;
576         }
577         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
578                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
579         return 0;
580 }
581
582 /*
583  * Frees a number of pages from the PCP lists
584  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
585  * count is the number of pages to free.
586  *
587  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
588  * see if this freeing clears that state.
589  *
590  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
591  * pinned" detection logic.
592  */
593 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
594                                         struct per_cpu_pages *pcp)
595 {
596         int migratetype = 0;
597         int batch_free = 0;
598         int to_free = count;
599
600         spin_lock(&zone->lock);
601         zone->all_unreclaimable = 0;
602         zone->pages_scanned = 0;
603
604         while (to_free) {
605                 struct page *page;
606                 struct list_head *list;
607
608                 /*
609                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
610                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
611                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
612                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
613                  * lists
614                  */
615                 do {
616                         batch_free++;
617                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
618                                 migratetype = 0;
619                         list = &pcp->lists[migratetype];
620                 } while (list_empty(list));
621
622                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
623                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
624                         batch_free = to_free;
625
626                 do {
627                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
628                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
629                         list_del(&page->lru);
630                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
631                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
632                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
633                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
634         }
635         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
636         spin_unlock(&zone->lock);
637 }
638
639 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
640                                 int migratetype)
641 {
642         spin_lock(&zone->lock);
643         zone->all_unreclaimable = 0;
644         zone->pages_scanned = 0;
645
646         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
647         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
648         spin_unlock(&zone->lock);
649 }
650
651 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
652 {
653         int i;
654         int bad = 0;
655
656         trace_mm_page_free_direct(page, order);
657         kmemcheck_free_shadow(page, order);
658
659         if (PageAnon(page))
660                 page->mapping = NULL;
661         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
662                 bad += free_pages_check(page + i);
663         if (bad)
664                 return false;
665
666         if (!PageHighMem(page)) {
667                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
668                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
669                                            PAGE_SIZE << order);
670         }
671         arch_free_page(page, order);
672         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
673
674         return true;
675 }
676
677 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
678 {
679         unsigned long flags;
680         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
681
682         if (!free_pages_prepare(page, order))
683                 return;
684
685         local_irq_save(flags);
686         if (unlikely(wasMlocked))
687                 free_page_mlock(page);
688         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
689         free_one_page(page_zone(page), page, order,
690                                         get_pageblock_migratetype(page));
691         local_irq_restore(flags);
692 }
693
694 /*
695  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
696  */
697 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
698 {
699         if (order == 0) {
700                 __ClearPageReserved(page);
701                 set_page_count(page, 0);
702                 set_page_refcounted(page);
703                 __free_page(page);
704         } else {
705                 int loop;
706
707                 prefetchw(page);
708                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
709                         struct page *p = &page[loop];
710
711                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
712                                 prefetchw(p + 1);
713                         __ClearPageReserved(p);
714                         set_page_count(p, 0);
715                 }
716
717                 set_page_refcounted(page);
718                 __free_pages(page, order);
719         }
720 }
721
722
723 /*
724  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
725  * Please do not alter this order without good reasons and regression
726  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
727  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
728  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
729  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
730  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
731  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
732  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
733  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
734  *
735  * -- wli
736  */
737 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
738         int low, int high, struct free_area *area,
739         int migratetype)
740 {
741         unsigned long size = 1 << high;
742
743         while (high > low) {
744                 area--;
745                 high--;
746                 size >>= 1;
747                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
748                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
749                 area->nr_free++;
750                 set_page_order(&page[size], high);
751         }
752 }
753
754 /*
755  * This page is about to be returned from the page allocator
756  */
757 static inline int check_new_page(struct page *page)
758 {
759         if (unlikely(page_mapcount(page) |
760                 (page->mapping != NULL)  |
761                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
762                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
763                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
764                 bad_page(page);
765                 return 1;
766         }
767         return 0;
768 }
769
770 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
771 {
772         int i;
773
774         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
775                 struct page *p = page + i;
776                 if (unlikely(check_new_page(p)))
777                         return 1;
778         }
779
780         set_page_private(page, 0);
781         set_page_refcounted(page);
782
783         arch_alloc_page(page, order);
784         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
785
786         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
787                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
788
789         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
790                 prep_compound_page(page, order);
791
792         return 0;
793 }
794
795 /*
796  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
797  * the smallest available page from the freelists
798  */
799 static inline
800 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
801                                                 int migratetype)
802 {
803         unsigned int current_order;
804         struct free_area * area;
805         struct page *page;
806
807         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
808         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
809                 area = &(zone->free_area[current_order]);
810                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
811                         continue;
812
813                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
814                                                         struct page, lru);
815                 list_del(&page->lru);
816                 rmv_page_order(page);
817                 area->nr_free--;
818                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
819                 return page;
820         }
821
822         return NULL;
823 }
824
825
826 /*
827  * This array describes the order lists are fallen back to when
828  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
829  */
830 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
831         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
832         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
833         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
834         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
835 };
836
837 /*
838  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
839  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
840  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
841  */
842 static int move_freepages(struct zone *zone,
843                           struct page *start_page, struct page *end_page,
844                           int migratetype)
845 {
846         struct page *page;
847         unsigned long order;
848         int pages_moved = 0;
849
850 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
851         /*
852          * page_zone is not safe to call in this context when
853          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
854          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
855          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
856          * grouping pages by mobility
857          */
858         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
859 #endif
860
861         for (page = start_page; page <= end_page;) {
862                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
863                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
864
865                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
866                         page++;
867                         continue;
868                 }
869
870                 if (!PageBuddy(page)) {
871                         page++;
872                         continue;
873                 }
874
875                 order = page_order(page);
876                 list_move(&page->lru,
877                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
878                 page += 1 << order;
879                 pages_moved += 1 << order;
880         }
881
882         return pages_moved;
883 }
884
885 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
886                                 int migratetype)
887 {
888         unsigned long start_pfn, end_pfn;
889         struct page *start_page, *end_page;
890
891         start_pfn = page_to_pfn(page);
892         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
893         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
894         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
895         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
896
897         /* Do not cross zone boundaries */
898         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
899                 start_page = page;
900         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
901                 return 0;
902
903         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
904 }
905
906 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
907                                         int start_order, int migratetype)
908 {
909         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
910
911         while (nr_pageblocks--) {
912                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
913                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
914         }
915 }
916
917 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
918 static inline struct page *
919 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
920 {
921         struct free_area * area;
922         int current_order;
923         struct page *page;
924         int migratetype, i;
925
926         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
927         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
928                                                 --current_order) {
929                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
930                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
931
932                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
933                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
934                                 continue;
935
936                         area = &(zone->free_area[current_order]);
937                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
938                                 continue;
939
940                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
941                                         struct page, lru);
942                         area->nr_free--;
943
944                         /*
945                          * If breaking a large block of pages, move all free
946                          * pages to the preferred allocation list. If falling
947                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
948                          * aggressive about taking ownership of free pages
949                          */
950                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
951                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
952                                         page_group_by_mobility_disabled) {
953                                 unsigned long pages;
954                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
955                                                                 start_migratetype);
956
957                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
958                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
959                                                 page_group_by_mobility_disabled)
960                                         set_pageblock_migratetype(page,
961                                                                 start_migratetype);
962
963                                 migratetype = start_migratetype;
964                         }
965
966                         /* Remove the page from the freelists */
967                         list_del(&page->lru);
968                         rmv_page_order(page);
969
970                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
971                         if (current_order >= pageblock_order)
972                                 change_pageblock_range(page, current_order,
973                                                         start_migratetype);
974
975                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
976
977                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
978                                 start_migratetype, migratetype);
979
980                         return page;
981                 }
982         }
983
984         return NULL;
985 }
986
987 /*
988  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
989  * Call me with the zone->lock already held.
990  */
991 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
992                                                 int migratetype)
993 {
994         struct page *page;
995
996 retry_reserve:
997         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
998
999         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1000                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1001
1002                 /*
1003                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1004                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1005                  * and we want just one call site
1006                  */
1007                 if (!page) {
1008                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1009                         goto retry_reserve;
1010                 }
1011         }
1012
1013         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1014         return page;
1015 }
1016
1017 /* 
1018  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1019  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1020  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1021  */
1022 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1023                         unsigned long count, struct list_head *list,
1024                         int migratetype, int cold)
1025 {
1026         int i;
1027         
1028         spin_lock(&zone->lock);
1029         for (i = 0; i < count; ++i) {
1030                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1031                 if (unlikely(page == NULL))
1032                         break;
1033
1034                 /*
1035                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1036                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1037                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1038                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1039                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1040                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1041                  * properly.
1042                  */
1043                 if (likely(cold == 0))
1044                         list_add(&page->lru, list);
1045                 else
1046                         list_add_tail(&page->lru, list);
1047                 set_page_private(page, migratetype);
1048                 list = &page->lru;
1049         }
1050         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1051         spin_unlock(&zone->lock);
1052         return i;
1053 }
1054
1055 #ifdef CONFIG_NUMA
1056 /*
1057  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1058  * currently executing processor on remote nodes after they have
1059  * expired.
1060  *
1061  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1062  * a single processor.
1063  */
1064 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1065 {
1066         unsigned long flags;
1067         int to_drain;
1068
1069         local_irq_save(flags);
1070         if (pcp->count >= pcp->batch)
1071                 to_drain = pcp->batch;
1072         else
1073                 to_drain = pcp->count;
1074         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1075         pcp->count -= to_drain;
1076         local_irq_restore(flags);
1077 }
1078 #endif
1079
1080 /*
1081  * Drain pages of the indicated processor.
1082  *
1083  * The processor must either be the current processor and the
1084  * thread pinned to the current processor or a processor that
1085  * is not online.
1086  */
1087 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1088 {
1089         unsigned long flags;
1090         struct zone *zone;
1091
1092         for_each_populated_zone(zone) {
1093                 struct per_cpu_pageset *pset;
1094                 struct per_cpu_pages *pcp;
1095
1096                 local_irq_save(flags);
1097                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1098
1099                 pcp = &pset->pcp;
1100                 if (pcp->count) {
1101                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1102                         pcp->count = 0;
1103                 }
1104                 local_irq_restore(flags);
1105         }
1106 }
1107
1108 /*
1109  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1110  */
1111 void drain_local_pages(void *arg)
1112 {
1113         drain_pages(smp_processor_id());
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1118  */
1119 void drain_all_pages(void)
1120 {
1121         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1122 }
1123
1124 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1125
1126 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1127 {
1128         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1129         unsigned long flags;
1130         int order, t;
1131         struct list_head *curr;
1132
1133         if (!zone->spanned_pages)
1134                 return;
1135
1136         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1137
1138         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1139         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1140                 if (pfn_valid(pfn)) {
1141                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1142
1143                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1144                                 swsusp_unset_page_free(page);
1145                 }
1146
1147         for_each_migratetype_order(order, t) {
1148                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1149                         unsigned long i;
1150
1151                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1152                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1153                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1154                 }
1155         }
1156         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1157 }
1158 #endif /* CONFIG_PM */
1159
1160 /*
1161  * Free a 0-order page
1162  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1163  */
1164 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1165 {
1166         struct zone *zone = page_zone(page);
1167         struct per_cpu_pages *pcp;
1168         unsigned long flags;
1169         int migratetype;
1170         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1171
1172         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1173                 return;
1174
1175         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1176         set_page_private(page, migratetype);
1177         local_irq_save(flags);
1178         if (unlikely(wasMlocked))
1179                 free_page_mlock(page);
1180         __count_vm_event(PGFREE);
1181
1182         /*
1183          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1184          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1185          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1186          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1187          * excessively into the page allocator
1188          */
1189         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1190                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1191                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1192                         goto out;
1193                 }
1194                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1195         }
1196
1197         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1198         if (cold)
1199                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1200         else
1201                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1202         pcp->count++;
1203         if (pcp->count >= pcp->high) {
1204                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1205                 pcp->count -= pcp->batch;
1206         }
1207
1208 out:
1209         local_irq_restore(flags);
1210 }
1211
1212 /*
1213  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1214  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1215  * Each sub-page must be freed individually.
1216  *
1217  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1218  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1219  */
1220 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1221 {
1222         int i;
1223
1224         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1225         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1226
1227 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1228         /*
1229          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1230          * otherwise free the whole shadow.
1231          */
1232         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1233                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1234 #endif
1235
1236         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1237                 set_page_refcounted(page + i);
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1242  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1243  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1244  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1245  * are enabled.
1246  *
1247  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1248  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1249  */
1250 int split_free_page(struct page *page)
1251 {
1252         unsigned int order;
1253         unsigned long watermark;
1254         struct zone *zone;
1255
1256         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1257
1258         zone = page_zone(page);
1259         order = page_order(page);
1260
1261         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1262         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1263         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1264                 return 0;
1265
1266         /* Remove page from free list */
1267         list_del(&page->lru);
1268         zone->free_area[order].nr_free--;
1269         rmv_page_order(page);
1270         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1271
1272         /* Split into individual pages */
1273         set_page_refcounted(page);
1274         split_page(page, order);
1275
1276         if (order >= pageblock_order - 1) {
1277                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1278                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1279                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1280         }
1281
1282         return 1 << order;
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1287  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1288  * or two.
1289  */
1290 static inline
1291 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1292                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1293                         int migratetype)
1294 {
1295         unsigned long flags;
1296         struct page *page;
1297         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1298
1299 again:
1300         if (likely(order == 0)) {
1301                 struct per_cpu_pages *pcp;
1302                 struct list_head *list;
1303
1304                 local_irq_save(flags);
1305                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1306                 list = &pcp->lists[migratetype];
1307                 if (list_empty(list)) {
1308                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1309                                         pcp->batch, list,
1310                                         migratetype, cold);
1311                         if (unlikely(list_empty(list)))
1312                                 goto failed;
1313                 }
1314
1315                 if (cold)
1316                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1317                 else
1318                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1319
1320                 list_del(&page->lru);
1321                 pcp->count--;
1322         } else {
1323                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1324                         /*
1325                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1326                          *
1327                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1328                          * properly detect and handle allocation failures.
1329                          *
1330                          * We most definitely don't want callers attempting to
1331                          * allocate greater than order-1 page units with
1332                          * __GFP_NOFAIL.
1333                          */
1334                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1335                 }
1336                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1337                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1338                 spin_unlock(&zone->lock);
1339                 if (!page)
1340                         goto failed;
1341                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1342         }
1343
1344         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1345         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1346         local_irq_restore(flags);
1347
1348         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1349         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1350                 goto again;
1351         return page;
1352
1353 failed:
1354         local_irq_restore(flags);
1355         return NULL;
1356 }
1357
1358 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1359 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1360 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1361 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1362 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1363
1364 /* Mask to get the watermark bits */
1365 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1366
1367 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1368 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1369 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1370
1371 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1372
1373 static struct fail_page_alloc_attr {
1374         struct fault_attr attr;
1375
1376         u32 ignore_gfp_highmem;
1377         u32 ignore_gfp_wait;
1378         u32 min_order;
1379
1380 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1381
1382         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1383         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1384         struct dentry *min_order_file;
1385
1386 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1387
1388 } fail_page_alloc = {
1389         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1390         .ignore_gfp_wait = 1,
1391         .ignore_gfp_highmem = 1,
1392         .min_order = 1,
1393 };
1394
1395 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1396 {
1397         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1398 }
1399 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1400
1401 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1402 {
1403         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1404                 return 0;
1405         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1406                 return 0;
1407         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1408                 return 0;
1409         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1410                 return 0;
1411
1412         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1413 }
1414
1415 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1416
1417 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1418 {
1419         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1420         struct dentry *dir;
1421         int err;
1422
1423         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1424                                        "fail_page_alloc");
1425         if (err)
1426                 return err;
1427         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1428
1429         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1430                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1431                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1432
1433         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1434                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1435                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1436         fail_page_alloc.min_order_file =
1437                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1438                                    &fail_page_alloc.min_order);
1439
1440         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1441             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1442             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1443                 err = -ENOMEM;
1444                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1445                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1446                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1447                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1448         }
1449
1450         return err;
1451 }
1452
1453 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1454
1455 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1456
1457 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1458
1459 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1460 {
1461         return 0;
1462 }
1463
1464 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1465
1466 /*
1467  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1468  * of the allocation.
1469  */
1470 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1471                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1472 {
1473         /* free_pages my go negative - that's OK */
1474         long min = mark;
1475         int o;
1476
1477         free_pages -= (1 << order) + 1;
1478         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1479                 min -= min / 2;
1480         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1481                 min -= min / 4;
1482
1483         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1484                 return false;
1485         for (o = 0; o < order; o++) {
1486                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1487                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1488
1489                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1490                 min >>= 1;
1491
1492                 if (free_pages <= min)
1493                         return false;
1494         }
1495         return true;
1496 }
1497
1498 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1499                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1500 {
1501         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1502                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1503 }
1504
1505 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1506                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1507 {
1508         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1509
1510         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1511                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1512
1513         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1514                                                                 free_pages);
1515 }
1516
1517 #ifdef CONFIG_NUMA
1518 /*
1519  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1520  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1521  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1522  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1523  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1524  *
1525  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1526  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1527  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1528  *
1529  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1530  * nothing and returns NULL.
1531  *
1532  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1533  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1534  *
1535  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1536  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1537  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1538  * quickly as we can.
1539  */
1540 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1541 {
1542         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1543         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1544
1545         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1546         if (!zlc)
1547                 return NULL;
1548
1549         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1550                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1551                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1552         }
1553
1554         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1555                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1556                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1557         return allowednodes;
1558 }
1559
1560 /*
1561  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1562  * if it is worth looking at further for free memory:
1563  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1564  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1565  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1566  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1567  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1568  * else return false (zero) if it is not.
1569  *
1570  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1571  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1572  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1573  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1574  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1575  * into the second scan of the zonelist.
1576  *
1577  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1578  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1579  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1580  * unturned looking for a free page.
1581  */
1582 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1583                                                 nodemask_t *allowednodes)
1584 {
1585         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1586         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1587         int n;                          /* node that zone *z is on */
1588
1589         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1590         if (!zlc)
1591                 return 1;
1592
1593         i = z - zonelist->_zonerefs;
1594         n = zlc->z_to_n[i];
1595
1596         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1597         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1598 }
1599
1600 /*
1601  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1602  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1603  * from that zone don't waste time re-examining it.
1604  */
1605 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1606 {
1607         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1608         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1609
1610         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1611         if (!zlc)
1612                 return;
1613
1614         i = z - zonelist->_zonerefs;
1615
1616         set_bit(i, zlc->fullzones);
1617 }
1618
1619 #else   /* CONFIG_NUMA */
1620
1621 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1622 {
1623         return NULL;
1624 }
1625
1626 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1627                                 nodemask_t *allowednodes)
1628 {
1629         return 1;
1630 }
1631
1632 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1633 {
1634 }
1635 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1636
1637 /*
1638  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1639  * a page.
1640  */
1641 static struct page *
1642 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1643                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1644                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1645 {
1646         struct zoneref *z;
1647         struct page *page = NULL;
1648         int classzone_idx;
1649         struct zone *zone;
1650         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1651         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1652         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1653
1654         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1655 zonelist_scan:
1656         /*
1657          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1658          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1659          */
1660         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1661                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1662                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1663                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1664                                 continue;
1665                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1666                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1667                                 goto try_next_zone;
1668
1669                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1670                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1671                         unsigned long mark;
1672                         int ret;
1673
1674                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1675                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1676                                     classzone_idx, alloc_flags))
1677                                 goto try_this_zone;
1678
1679                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1680                                 goto this_zone_full;
1681
1682                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1683                         switch (ret) {
1684                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1685                                 /* did not scan */
1686                                 goto try_next_zone;
1687                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1688                                 /* scanned but unreclaimable */
1689                                 goto this_zone_full;
1690                         default:
1691                                 /* did we reclaim enough */
1692                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1693                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1694                                         goto this_zone_full;
1695                         }
1696                 }
1697
1698 try_this_zone:
1699                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1700                                                 gfp_mask, migratetype);
1701                 if (page)
1702                         break;
1703 this_zone_full:
1704                 if (NUMA_BUILD)
1705                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1706 try_next_zone:
1707                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1708                         /*
1709                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1710                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1711                          */
1712                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1713                         zlc_active = 1;
1714                         did_zlc_setup = 1;
1715                 }
1716         }
1717
1718         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1719                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1720                 zlc_active = 0;
1721                 goto zonelist_scan;
1722         }
1723         return page;
1724 }
1725
1726 /*
1727  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1728  * meminfo in irq context.
1729  */
1730 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1731 {
1732         bool ret = false;
1733
1734 #if NODES_SHIFT > 8
1735         ret = in_interrupt();
1736 #endif
1737         return ret;
1738 }
1739
1740 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1741                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1742                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1743
1744 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1745 {
1746         va_list args;
1747         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1748
1749         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
1750                 return;
1751
1752         /*
1753          * This documents exceptions given to allocations in certain
1754          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1755          * of allowed nodes.
1756          */
1757         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1758                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
1759                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
1760                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1761         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
1762                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1763
1764         if (fmt) {
1765                 printk(KERN_WARNING);
1766                 va_start(args, fmt);
1767                 vprintk(fmt, args);
1768                 va_end(args);
1769         }
1770
1771         pr_warning("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
1772                    current->comm, order, gfp_mask);
1773
1774         dump_stack();
1775         if (!should_suppress_show_mem())
1776                 show_mem(filter);
1777 }
1778
1779 static inline int
1780 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1781                                 unsigned long pages_reclaimed)
1782 {
1783         /* Do not loop if specifically requested */
1784         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1785                 return 0;
1786
1787         /*
1788          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1789          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1790          * implementations.
1791          */
1792         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1793                 return 1;
1794
1795         /*
1796          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1797          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1798          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1799          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1800          * allocation still fails, we stop retrying.
1801          */
1802         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1803                 return 1;
1804
1805         /*
1806          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1807          * explicitly requests that.
1808          */
1809         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1810                 return 1;
1811
1812         return 0;
1813 }
1814
1815 static inline struct page *
1816 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1817         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1818         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1819         int migratetype)
1820 {
1821         struct page *page;
1822
1823         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1824         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1825                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1826                 return NULL;
1827         }
1828
1829         /*
1830          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1831          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1832          * we're still under heavy pressure.
1833          */
1834         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1835                 order, zonelist, high_zoneidx,
1836                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1837                 preferred_zone, migratetype);
1838         if (page)
1839                 goto out;
1840
1841         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1842                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1843                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1844                         goto out;
1845                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1846                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1847                         goto out;
1848                 /*
1849                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1850                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1851                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1852                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1853                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1854                  */
1855                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1856                         goto out;
1857         }
1858         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1859         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1860
1861 out:
1862         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1863         return page;
1864 }
1865
1866 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1867 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1868 static struct page *
1869 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1870         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1871         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1872         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1873         bool sync_migration)
1874 {
1875         struct page *page;
1876
1877         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1878                 return NULL;
1879
1880         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1881         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1882                                                 nodemask, sync_migration);
1883         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1884         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1885
1886                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1887                 drain_pages(get_cpu());
1888                 put_cpu();
1889
1890                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1891                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1892                                 alloc_flags, preferred_zone,
1893                                 migratetype);
1894                 if (page) {
1895                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1896                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1897                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1898                         return page;
1899                 }
1900
1901                 /*
1902                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1903                  * The most likely reason is that pages exist,
1904                  * but not enough to satisfy watermarks.
1905                  */
1906                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1907                 defer_compaction(preferred_zone);
1908
1909                 cond_resched();
1910         }
1911
1912         return NULL;
1913 }
1914 #else
1915 static inline struct page *
1916 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1917         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1918         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1919         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1920         bool sync_migration)
1921 {
1922         return NULL;
1923 }
1924 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1925
1926 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1927 static inline struct page *
1928 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1929         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1930         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1931         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1932 {
1933         struct page *page = NULL;
1934         struct reclaim_state reclaim_state;
1935         bool drained = false;
1936
1937         cond_resched();
1938
1939         /* We now go into synchronous reclaim */
1940         cpuset_memory_pressure_bump();
1941         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1942         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1943         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1944         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1945
1946         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1947
1948         current->reclaim_state = NULL;
1949         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1950         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1951
1952         cond_resched();
1953
1954         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1955                 return NULL;
1956
1957 retry:
1958         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1959                                         zonelist, high_zoneidx,
1960                                         alloc_flags, preferred_zone,
1961                                         migratetype);
1962
1963         /*
1964          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1965          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1966          */
1967         if (!page && !drained) {
1968                 drain_all_pages();
1969                 drained = true;
1970                 goto retry;
1971         }
1972
1973         return page;
1974 }
1975
1976 /*
1977  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1978  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1979  */
1980 static inline struct page *
1981 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1982         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1983         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1984         int migratetype)
1985 {
1986         struct page *page;
1987
1988         do {
1989                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1990                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1991                         preferred_zone, migratetype);
1992
1993                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1994                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1995         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1996
1997         return page;
1998 }
1999
2000 static inline
2001 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2002                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2003                                                 enum zone_type classzone_idx)
2004 {
2005         struct zoneref *z;
2006         struct zone *zone;
2007
2008         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2009                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2010 }
2011
2012 static inline int
2013 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2014 {
2015         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2016         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2017
2018         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2019         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2020
2021         /*
2022          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2023          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2024          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2025          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2026          */
2027         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2028
2029         if (!wait) {
2030                 /*
2031                  * Not worth trying to allocate harder for
2032                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2033                  */
2034                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2035                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2036                 /*
2037                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2038                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2039                  */
2040                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2041         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2042                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2043
2044         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2045                 if (!in_interrupt() &&
2046                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2047                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2048                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2049         }
2050
2051         return alloc_flags;
2052 }
2053
2054 static inline struct page *
2055 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2056         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2057         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2058         int migratetype)
2059 {
2060         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2061         struct page *page = NULL;
2062         int alloc_flags;
2063         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2064         unsigned long did_some_progress;
2065         bool sync_migration = false;
2066
2067         /*
2068          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2069          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2070          * be using allocators in order of preference for an area that is
2071          * too large.
2072          */
2073         if (order >= MAX_ORDER) {
2074                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2075                 return NULL;
2076         }
2077
2078         /*
2079          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2080          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2081          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2082          * using a larger set of nodes after it has established that the
2083          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2084          * over allocated.
2085          */
2086         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2087                 goto nopage;
2088
2089 restart:
2090         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2091                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2092                                                 zone_idx(preferred_zone));
2093
2094         /*
2095          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2096          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2097          * to how we want to proceed.
2098          */
2099         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2100
2101         /*
2102          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2103          * cpusets.
2104          */
2105         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2106                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2107                                         &preferred_zone);
2108
2109         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2110         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2111                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2112                         preferred_zone, migratetype);
2113         if (page)
2114                 goto got_pg;
2115
2116 rebalance:
2117         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2118         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2119                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2120                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2121                                 preferred_zone, migratetype);
2122                 if (page)
2123                         goto got_pg;
2124         }
2125
2126         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2127         if (!wait)
2128                 goto nopage;
2129
2130         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2131         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2132                 goto nopage;
2133
2134         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2135         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2136                 goto nopage;
2137
2138         /*
2139          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2140          * attempts after direct reclaim are synchronous
2141          */
2142         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2143                                         zonelist, high_zoneidx,
2144                                         nodemask,
2145                                         alloc_flags, preferred_zone,
2146                                         migratetype, &did_some_progress,
2147                                         sync_migration);
2148         if (page)
2149                 goto got_pg;
2150         sync_migration = true;
2151
2152         /* Try direct reclaim and then allocating */
2153         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2154                                         zonelist, high_zoneidx,
2155                                         nodemask,
2156                                         alloc_flags, preferred_zone,
2157                                         migratetype, &did_some_progress);
2158         if (page)
2159                 goto got_pg;
2160
2161         /*
2162          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2163          * running out of options and have to consider going OOM
2164          */
2165         if (!did_some_progress) {
2166                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2167                         if (oom_killer_disabled)
2168                                 goto nopage;
2169                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2170                                         zonelist, high_zoneidx,
2171                                         nodemask, preferred_zone,
2172                                         migratetype);
2173                         if (page)
2174                                 goto got_pg;
2175
2176                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2177                                 /*
2178                                  * The oom killer is not called for high-order
2179                                  * allocations that may fail, so if no progress
2180                                  * is being made, there are no other options and
2181                                  * retrying is unlikely to help.
2182                                  */
2183                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2184                                         goto nopage;
2185                                 /*
2186                                  * The oom killer is not called for lowmem
2187                                  * allocations to prevent needlessly killing
2188                                  * innocent tasks.
2189                                  */
2190                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2191                                         goto nopage;
2192                         }
2193
2194                         goto restart;
2195                 }
2196         }
2197
2198         /* Check if we should retry the allocation */
2199         pages_reclaimed += did_some_progress;
2200         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2201                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2202                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2203                 goto rebalance;
2204         } else {
2205                 /*
2206                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2207                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2208                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2209                  */
2210                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2211                                         zonelist, high_zoneidx,
2212                                         nodemask,
2213                                         alloc_flags, preferred_zone,
2214                                         migratetype, &did_some_progress,
2215                                         sync_migration);
2216                 if (page)
2217                         goto got_pg;
2218         }
2219
2220 nopage:
2221         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2222         return page;
2223 got_pg:
2224         if (kmemcheck_enabled)
2225                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2226         return page;
2227
2228 }
2229
2230 /*
2231  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2232  */
2233 struct page *
2234 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2235                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2236 {
2237         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2238         struct zone *preferred_zone;
2239         struct page *page;
2240         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2241
2242         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2243
2244         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2245
2246         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2247
2248         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2249                 return NULL;
2250
2251         /*
2252          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2253          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2254          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2255          */
2256         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2257                 return NULL;
2258
2259         get_mems_allowed();
2260         /* The preferred zone is used for statistics later */
2261         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2262                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2263                                 &preferred_zone);
2264         if (!preferred_zone) {
2265                 put_mems_allowed();
2266                 return NULL;
2267         }
2268
2269         /* First allocation attempt */
2270         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2271                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2272                         preferred_zone, migratetype);
2273         if (unlikely(!page))
2274                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2275                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2276                                 preferred_zone, migratetype);
2277         put_mems_allowed();
2278
2279         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2280         return page;
2281 }
2282 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2283
2284 /*
2285  * Common helper functions.
2286  */
2287 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2288 {
2289         struct page *page;
2290
2291         /*
2292          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2293          * a highmem page
2294          */
2295         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2296
2297         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2298         if (!page)
2299                 return 0;
2300         return (unsigned long) page_address(page);
2301 }
2302 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2303
2304 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2305 {
2306         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2307 }
2308 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2309
2310 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2311 {
2312         int i = pagevec_count(pvec);
2313
2314         while (--i >= 0) {
2315                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2316                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2317         }
2318 }
2319
2320 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2321 {
2322         if (put_page_testzero(page)) {
2323                 if (order == 0)
2324                         free_hot_cold_page(page, 0);
2325                 else
2326                         __free_pages_ok(page, order);
2327         }
2328 }
2329
2330 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2331
2332 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2333 {
2334         if (addr != 0) {
2335                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2336                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2337         }
2338 }
2339
2340 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2341
2342 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2343 {
2344         if (addr) {
2345                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2346                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2347
2348                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2349                 while (used < alloc_end) {
2350                         free_page(used);
2351                         used += PAGE_SIZE;
2352                 }
2353         }
2354         return (void *)addr;
2355 }
2356
2357 /**
2358  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2359  * @size: the number of bytes to allocate
2360  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2361  *
2362  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2363  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2364  * allocate memory in power-of-two pages.
2365  *
2366  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2367  *
2368  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2369  */
2370 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2371 {
2372         unsigned int order = get_order(size);
2373         unsigned long addr;
2374
2375         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2376         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2377 }
2378 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2379
2380 /**
2381  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2382  *                         pages on a node.
2383  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2384  * @size: the number of bytes to allocate
2385  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2386  *
2387  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2388  * back.
2389  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2390  * but is not exact.
2391  */
2392 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2393 {
2394         unsigned order = get_order(size);
2395         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2396         if (!p)
2397                 return NULL;
2398         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2399 }
2400 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2401
2402 /**
2403  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2404  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2405  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2406  *
2407  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2408  */
2409 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2410 {
2411         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2412         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2413
2414         while (addr < end) {
2415                 free_page(addr);
2416                 addr += PAGE_SIZE;
2417         }
2418 }
2419 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2420
2421 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2422 {
2423         struct zoneref *z;
2424         struct zone *zone;
2425
2426         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2427         unsigned int sum = 0;
2428
2429         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2430
2431         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2432                 unsigned long size = zone->present_pages;
2433                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2434                 if (size > high)
2435                         sum += size - high;
2436         }
2437
2438         return sum;
2439 }
2440
2441 /*
2442  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2443  */
2444 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2445 {
2446         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2447 }
2448 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2449
2450 /*
2451  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2452  */
2453 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2454 {
2455         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2456 }
2457
2458 static inline void show_node(struct zone *zone)
2459 {
2460         if (NUMA_BUILD)
2461                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2462 }
2463
2464 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2465 {
2466         val->totalram = totalram_pages;
2467         val->sharedram = 0;
2468         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2469         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2470         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2471         val->freehigh = nr_free_highpages();
2472         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2473 }
2474
2475 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2476
2477 #ifdef CONFIG_NUMA
2478 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2479 {
2480         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2481
2482         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2483         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2484 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2485         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2486         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2487                         NR_FREE_PAGES);
2488 #else
2489         val->totalhigh = 0;
2490         val->freehigh = 0;
2491 #endif
2492         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2493 }
2494 #endif
2495
2496 /*
2497  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2498  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2499  */
2500 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2501 {
2502         bool ret = false;
2503
2504         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2505                 goto out;
2506
2507         get_mems_allowed();
2508         ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2509         put_mems_allowed();
2510 out:
2511         return ret;
2512 }
2513
2514 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2515
2516 /*
2517  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2518  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2519  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2520  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2521  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2522  */
2523 void show_free_areas(unsigned int filter)
2524 {
2525         int cpu;
2526         struct zone *zone;
2527
2528         for_each_populated_zone(zone) {
2529                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2530                         continue;
2531                 show_node(zone);
2532                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2533
2534                 for_each_online_cpu(cpu) {
2535                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2536
2537                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2538
2539                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2540                                cpu, pageset->pcp.high,
2541                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2542                 }
2543         }
2544
2545         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2546                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2547                 " unevictable:%lu"
2548                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2549                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2550                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2551                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2552                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2553                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2554                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2555                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2556                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2557                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2558                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2559                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2560                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2561                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2562                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2563                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2564                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2565                 global_page_state(NR_SHMEM),
2566                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2567                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2568
2569         for_each_populated_zone(zone) {
2570                 int i;
2571
2572                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2573                         continue;
2574                 show_node(zone);
2575                 printk("%s"
2576                         " free:%lukB"
2577                         " min:%lukB"
2578                         " low:%lukB"
2579                         " high:%lukB"
2580                         " active_anon:%lukB"
2581                         " inactive_anon:%lukB"
2582                         " active_file:%lukB"
2583                         " inactive_file:%lukB"
2584                         " unevictable:%lukB"
2585                         " isolated(anon):%lukB"
2586                         " isolated(file):%lukB"
2587                         " present:%lukB"
2588                         " mlocked:%lukB"
2589                         " dirty:%lukB"
2590                         " writeback:%lukB"
2591                         " mapped:%lukB"
2592                         " shmem:%lukB"
2593                         " slab_reclaimable:%lukB"
2594                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2595                         " kernel_stack:%lukB"
2596                         " pagetables:%lukB"
2597                         " unstable:%lukB"
2598                         " bounce:%lukB"
2599                         " writeback_tmp:%lukB"
2600                         " pages_scanned:%lu"
2601                         " all_unreclaimable? %s"
2602                         "\n",
2603                         zone->name,
2604                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2605                         K(min_wmark_pages(zone)),
2606                         K(low_wmark_pages(zone)),
2607                         K(high_wmark_pages(zone)),
2608                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2609                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2610                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2611                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2612                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2613                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2614                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2615                         K(zone->present_pages),
2616                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2617                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2618                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2619                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2620                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2621                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2622                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2623                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2624                                 THREAD_SIZE / 1024,
2625                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2626                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2627                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2628                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2629                         zone->pages_scanned,
2630                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2631                         );
2632                 printk("lowmem_reserve[]:");
2633                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2634                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2635                 printk("\n");
2636         }
2637
2638         for_each_populated_zone(zone) {
2639                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2640
2641                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2642                         continue;
2643                 show_node(zone);
2644                 printk("%s: ", zone->name);
2645
2646                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2647                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2648                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2649                         total += nr[order] << order;
2650                 }
2651                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2652                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2653                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2654                 printk("= %lukB\n", K(total));
2655         }
2656
2657         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2658
2659         show_swap_cache_info();
2660 }
2661
2662 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2663 {
2664         zoneref->zone = zone;
2665         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2666 }
2667
2668 /*
2669  * Builds allocation fallback zone lists.
2670  *
2671  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2672  */
2673 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2674                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2675 {
2676         struct zone *zone;
2677
2678         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2679         zone_type++;
2680
2681         do {
2682                 zone_type--;
2683                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2684                 if (populated_zone(zone)) {
2685                         zoneref_set_zone(zone,
2686                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2687                         check_highest_zone(zone_type);
2688                 }
2689
2690         } while (zone_type);
2691         return nr_zones;
2692 }
2693
2694
2695 /*
2696  *  zonelist_order:
2697  *  0 = automatic detection of better ordering.
2698  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2699  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2700  *
2701  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2702  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2703  */
2704 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2705 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2706 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2707
2708 /* zonelist order in the kernel.
2709  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2710  */
2711 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2712 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2713
2714
2715 #ifdef CONFIG_NUMA
2716 /* The value user specified ....changed by config */
2717 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2718 /* string for sysctl */
2719 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2720 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2721
2722 /*
2723  * interface for configure zonelist ordering.
2724  * command line option "numa_zonelist_order"
2725  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2726  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2727  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2728  */
2729
2730 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2731 {
2732         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2733                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2734         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2735                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2736         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2737                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2738         } else {
2739                 printk(KERN_WARNING
2740                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2741                         "%s\n", s);
2742                 return -EINVAL;
2743         }
2744         return 0;
2745 }
2746
2747 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2748 {
2749         int ret;
2750
2751         if (!s)
2752                 return 0;
2753
2754         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2755         if (ret == 0)
2756                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2757
2758         return ret;
2759 }
2760 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2761
2762 /*
2763  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2764  */
2765 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2766                 void __user *buffer, size_t *length,
2767                 loff_t *ppos)
2768 {
2769         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2770         int ret;
2771         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2772
2773         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2774         if (write)
2775                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2776         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2777         if (ret)
2778                 goto out;
2779         if (write) {
2780                 int oldval = user_zonelist_order;
2781                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2782                         /*
2783                          * bogus value.  restore saved string
2784                          */
2785                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2786                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2787                         user_zonelist_order = oldval;
2788                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2789                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2790                         build_all_zonelists(NULL);
2791                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2792                 }
2793         }
2794 out:
2795         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2796         return ret;
2797 }
2798
2799
2800 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2801 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2802
2803 /**
2804  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2805  * @node: node whose fallback list we're appending
2806  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2807  *
2808  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2809  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2810  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2811  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2812  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2813  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2814  * on them otherwise.
2815  * It returns -1 if no node is found.
2816  */
2817 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2818 {
2819         int n, val;
2820         int min_val = INT_MAX;
2821         int best_node = -1;
2822         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2823
2824         /* Use the local node if we haven't already */
2825         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2826                 node_set(node, *used_node_mask);
2827                 return node;
2828         }
2829
2830         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2831
2832                 /* Don't want a node to appear more than once */
2833                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2834                         continue;
2835
2836                 /* Use the distance array to find the distance */
2837                 val = node_distance(node, n);
2838
2839                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2840                 val += (n < node);
2841
2842                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2843                 tmp = cpumask_of_node(n);
2844                 if (!cpumask_empty(tmp))
2845                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2846
2847                 /* Slight preference for less loaded node */
2848                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2849                 val += node_load[n];
2850
2851                 if (val < min_val) {
2852                         min_val = val;
2853                         best_node = n;
2854                 }
2855         }
2856
2857         if (best_node >= 0)
2858                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2859
2860         return best_node;
2861 }
2862
2863
2864 /*
2865  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2866  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2867  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2868  */
2869 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2870 {
2871         int j;
2872         struct zonelist *zonelist;
2873
2874         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2875         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2876                 ;
2877         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2878                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2879         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2880         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2881 }
2882
2883 /*
2884  * Build gfp_thisnode zonelists
2885  */
2886 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2887 {
2888         int j;
2889         struct zonelist *zonelist;
2890
2891         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2892         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2893         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2894         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2895 }
2896
2897 /*
2898  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2899  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2900  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2901  * may still exist in local DMA zone.
2902  */
2903 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2904
2905 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2906 {
2907         int pos, j, node;
2908         int zone_type;          /* needs to be signed */
2909         struct zone *z;
2910         struct zonelist *zonelist;
2911
2912         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2913         pos = 0;
2914         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2915                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2916                         node = node_order[j];
2917                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2918                         if (populated_zone(z)) {
2919                                 zoneref_set_zone(z,
2920                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2921                                 check_highest_zone(zone_type);
2922                         }
2923                 }
2924         }
2925         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2926         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2927 }
2928
2929 static int default_zonelist_order(void)
2930 {
2931         int nid, zone_type;
2932         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2933         struct zone *z;
2934         int average_size;
2935         /*
2936          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2937          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2938          * into OOM very easily.
2939          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2940          */
2941         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2942         low_kmem_size = 0;
2943         total_size = 0;
2944         for_each_online_node(nid) {
2945                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2946                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2947                         if (populated_zone(z)) {
2948                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2949                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2950                                 total_size += z->present_pages;
2951                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2952                                 /*
2953                                  * If any node has only lowmem, then node order
2954                                  * is preferred to allow kernel allocations
2955                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2956                                  * on other nodes when there is an abundance of
2957                                  * lowmem available to allocate from.
2958                                  */
2959                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2960                         }
2961                 }
2962         }
2963         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2964             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2965                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2966         /*
2967          * look into each node's config.
2968          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2969          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2970          */
2971         average_size = total_size /
2972                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2973         for_each_online_node(nid) {
2974                 low_kmem_size = 0;
2975                 total_size = 0;
2976                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2977                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2978                         if (populated_zone(z)) {
2979                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2980                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2981                                 total_size += z->present_pages;
2982                         }
2983                 }
2984                 if (low_kmem_size &&
2985                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2986                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2987                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2988         }
2989         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2990 }
2991
2992 static void set_zonelist_order(void)
2993 {
2994         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2995                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2996         else
2997                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2998 }
2999
3000 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3001 {
3002         int j, node, load;
3003         enum zone_type i;
3004         nodemask_t used_mask;
3005         int local_node, prev_node;
3006         struct zonelist *zonelist;
3007         int order = current_zonelist_order;
3008
3009         /* initialize zonelists */
3010         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3011                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3012                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3013                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3014         }
3015
3016         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3017         local_node = pgdat->node_id;
3018         load = nr_online_nodes;
3019         prev_node = local_node;
3020         nodes_clear(used_mask);
3021
3022         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3023         j = 0;
3024
3025         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3026                 int distance = node_distance(local_node, node);
3027
3028                 /*
3029                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3030                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3031                  */
3032                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3033                         zone_reclaim_mode = 1;
3034
3035                 /*
3036                  * We don't want to pressure a particular node.
3037                  * So adding penalty to the first node in same
3038                  * distance group to make it round-robin.
3039                  */
3040                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3041                         node_load[node] = load;
3042
3043                 prev_node = node;
3044                 load--;
3045                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3046                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3047                 else
3048                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3049         }
3050
3051         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3052                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3053                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3054         }
3055
3056         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3057 }
3058
3059 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3060 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3061 {
3062         struct zonelist *zonelist;
3063         struct zonelist_cache *zlc;
3064         struct zoneref *z;
3065
3066         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3067         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3068         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3069         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3070                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3071 }
3072
3073 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3074 /*
3075  * Return node id of node used for "local" allocations.
3076  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3077  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3078  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3079  */
3080 int local_memory_node(int node)
3081 {
3082         struct zone *zone;
3083
3084         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3085                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3086                                    NULL,
3087                                    &zone);
3088         return zone->node;
3089 }
3090 #endif
3091
3092 #else   /* CONFIG_NUMA */
3093
3094 static void set_zonelist_order(void)
3095 {
3096         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3097 }
3098
3099 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3100 {
3101         int node, local_node;
3102         enum zone_type j;
3103         struct zonelist *zonelist;
3104
3105         local_node = pgdat->node_id;
3106
3107         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3108         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3109
3110         /*
3111          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3112          * of all the other nodes.
3113          * We don't want to pressure a particular node, so when
3114          * building the zones for node N, we make sure that the
3115          * zones coming right after the local ones are those from
3116          * node N+1 (modulo N)
3117          */
3118         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3119                 if (!node_online(node))
3120                         continue;
3121                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3122                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3123         }
3124         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3125                 if (!node_online(node))
3126                         continue;
3127                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3128                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3129         }
3130
3131         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3132         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3133 }
3134
3135 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3136 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3137 {
3138         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3139 }
3140
3141 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3142
3143 /*
3144  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3145  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3146  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3147  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3148  * with interrupts disabled.
3149  *
3150  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3151  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3152  * hotplugged processors.
3153  *
3154  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3155  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3156  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3157  */
3158 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3159 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3160 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3161
3162 /*
3163  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3164  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3165  */
3166 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3167
3168 /* return values int ....just for stop_machine() */
3169 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3170 {
3171         int nid;
3172         int cpu;
3173
3174 #ifdef CONFIG_NUMA
3175         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3176 #endif
3177         for_each_online_node(nid) {
3178                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3179
3180                 build_zonelists(pgdat);
3181                 build_zonelist_cache(pgdat);
3182         }
3183
3184         /*
3185          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3186          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3187          * each zone will be allocated later when the per cpu
3188          * allocator is available.
3189          *
3190          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3191          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3192          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3193          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3194          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3195          * (a chicken-egg dilemma).
3196          */
3197         for_each_possible_cpu(cpu) {
3198                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3199
3200 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3201                 /*
3202                  * We now know the "local memory node" for each node--
3203                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3204                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3205                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3206                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3207                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3208                  */
3209                 if (cpu_online(cpu))
3210                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3211 #endif
3212         }
3213
3214         return 0;
3215 }
3216
3217 /*
3218  * Called with zonelists_mutex held always
3219  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3220  */
3221 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3222 {
3223         set_zonelist_order();
3224
3225         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3226                 __build_all_zonelists(NULL);
3227                 mminit_verify_zonelist();
3228                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3229         } else {
3230                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3231                    of zonelist */
3232 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3233                 if (data)
3234                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3235 #endif
3236                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3237                 /* cpuset refresh routine should be here */
3238         }
3239         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3240         /*
3241          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3242          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3243          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3244          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3245          * disabled and enable it later
3246          */
3247         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3248                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3249         else
3250                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3251
3252         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3253                 "Total pages: %ld\n",
3254                         nr_online_nodes,
3255                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3256                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3257                         vm_total_pages);
3258 #ifdef CONFIG_NUMA
3259         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3260 #endif
3261 }
3262
3263 /*
3264  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3265  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3266  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3267  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3268  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3269  * conservative, even though it seems large.
3270  *
3271  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3272  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3273  */
3274 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3275
3276 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3277 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3278 {
3279         unsigned long size = 1;
3280
3281         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3282
3283         while (size < pages)
3284                 size <<= 1;
3285
3286         /*
3287          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3288          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3289          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3290          */
3291         size = min(size, 4096UL);
3292
3293         return max(size, 4UL);
3294 }
3295 #else
3296 /*
3297  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3298  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3299  *
3300  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3301  *
3302  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3303  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3304  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3305  *
3306  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3307  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3308  *
3309  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3310  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3311  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3312  */
3313 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3314 {
3315         return 4096UL;
3316 }
3317 #endif
3318
3319 /*
3320  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3321  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3322  * hash function before the remainder is taken.
3323  */
3324 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3325 {
3326         return ffz(~size);
3327 }
3328
3329 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3330
3331 /*
3332  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3333  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3334  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3335  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3336  * blocks as reclaim kicks in
3337  */
3338 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3339 {
3340         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3341         struct page *page;
3342         unsigned long block_migratetype;
3343         int reserve;
3344
3345         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3346         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3347         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3348         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3349                                                         pageblock_order;
3350
3351         /*
3352          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3353          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3354          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3355          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3356          * future allocation of hugepages at runtime.
3357          */
3358         reserve = min(2, reserve);
3359
3360         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3361                 if (!pfn_valid(pfn))
3362                         continue;
3363                 page = pfn_to_page(pfn);
3364
3365                 /* Watch out for overlapping nodes */
3366                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3367                         continue;
3368
3369                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3370                 if (PageReserved(page))
3371                         continue;
3372
3373                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3374
3375                 /* If this block is reserved, account for it */
3376                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3377                         reserve--;
3378                         continue;
3379                 }
3380
3381                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3382                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3383                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3384                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3385                         reserve--;
3386                         continue;
3387                 }
3388
3389                 /*
3390                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3391                  * take it back
3392                  */
3393                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3394                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3395                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3396                 }
3397         }
3398 }
3399
3400 /*
3401  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3402  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3403  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3404  */
3405 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3406                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3407 {
3408         struct page *page;
3409         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3410         unsigned long pfn;
3411         struct zone *z;
3412
3413         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3414                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3415
3416         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3417         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3418                 /*
3419                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3420                  * handed to this function.  They do not
3421                  * exist on hotplugged memory.
3422                  */
3423                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3424                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3425                                 continue;
3426                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3427                                 continue;
3428                 }
3429                 page = pfn_to_page(pfn);
3430                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3431                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3432                 init_page_count(page);
3433                 reset_page_mapcount(page);
3434                 SetPageReserved(page);
3435                 /*
3436                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3437                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3438                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3439                  * the address space during boot when many long-lived
3440                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3441                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3442                  * setup_zone_migrate_reserve()
3443                  *
3444                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3445                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3446                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3447                  * pfn out of zone.
3448                  */
3449                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3450                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3451                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3452                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3453
3454                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3455 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3456                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3457                 if (!is_highmem_idx(zone))
3458                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3459 #endif
3460         }
3461 }
3462
3463 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3464 {
3465         int order, t;
3466         for_each_migratetype_order(order, t) {
3467                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3468                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3469         }
3470 }
3471
3472 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3473 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3474         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3475 #endif
3476
3477 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3478 {
3479 #ifdef CONFIG_MMU
3480         int batch;
3481
3482         /*
3483          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3484          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3485          *
3486          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3487          */
3488         batch = zone->present_pages / 1024;
3489         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3490                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3491         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3492         if (batch < 1)
3493                 batch = 1;
3494
3495         /*
3496          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3497          * of 2 value was found to be more likely to have
3498          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3499          *
3500          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3501          * batches of pages, one task can end up with a lot
3502          * of pages of one half of the possible page colors
3503          * and the other with pages of the other colors.
3504          */
3505         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3506
3507         return batch;
3508
3509 #else
3510         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3511          * conditions.
3512          *
3513          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3514          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3515          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3516          *
3517          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3518          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3519          * can be a significant delay between the individual batches being
3520          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3521          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3522          */
3523         return 0;
3524 #endif
3525 }
3526
3527 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3528 {
3529         struct per_cpu_pages *pcp;
3530         int migratetype;
3531
3532         memset(p, 0, sizeof(*p));
3533
3534         pcp = &p->pcp;
3535         pcp->count = 0;
3536         pcp->high = 6 * batch;
3537         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3538         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3539                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3540 }
3541
3542 /*
3543  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3544  * to the value high for the pageset p.
3545  */
3546
3547 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3548                                 unsigned long high)
3549 {
3550         struct per_cpu_pages *pcp;
3551
3552         pcp = &p->pcp;
3553         pcp->high = high;
3554         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3555         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3556                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3557 }
3558
3559 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3560 {
3561         int cpu;
3562
3563         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3564
3565         for_each_possible_cpu(cpu) {
3566                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3567
3568                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3569
3570                 if (percpu_pagelist_fraction)
3571                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3572                                 (zone->present_pages /
3573                                         percpu_pagelist_fraction));
3574         }
3575 }
3576
3577 /*
3578  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3579  * Before this call only boot pagesets were available.
3580  */
3581 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3582 {
3583         struct zone *zone;
3584
3585         for_each_populated_zone(zone)
3586                 setup_zone_pageset(zone);
3587 }
3588
3589 static noinline __init_refok
3590 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3591 {
3592         int i;
3593         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3594         size_t alloc_size;
3595
3596         /*
3597          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3598          * per zone.
3599          */
3600         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3601                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3602         zone->wait_table_bits =
3603                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3604         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3605                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3606
3607         if (!slab_is_available()) {
3608                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3609                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3610         } else {
3611                 /*
3612                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3613                  * via memory hot-add.
3614                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3615                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3616                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3617                  * node itself as well.
3618                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3619                  * necessary.
3620                  */
3621                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3622         }
3623         if (!zone->wait_table)
3624                 return -ENOMEM;
3625
3626         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3627                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3628
3629         return 0;
3630 }
3631
3632 static int __zone_pcp_update(void *data)
3633 {
3634         struct zone *zone = data;
3635         int cpu;
3636         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3637
3638         for_each_possible_cpu(cpu) {
3639                 struct per_cpu_pageset *pset;
3640                 struct per_cpu_pages *pcp;
3641
3642                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3643                 pcp = &pset->pcp;
3644
3645                 local_irq_save(flags);
3646                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3647                 setup_pageset(pset, batch);
3648                 local_irq_restore(flags);
3649         }
3650         return 0;
3651 }
3652
3653 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3654 {
3655         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3656 }
3657
3658 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3659 {
3660         /*
3661          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3662          * relies on the ability of the linker to provide the
3663          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3664          */
3665         zone->pageset = &boot_pageset;
3666
3667         if (zone->present_pages)
3668                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3669                         zone->name, zone->present_pages,
3670                                          zone_batchsize(zone));
3671 }
3672
3673 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3674                                         unsigned long zone_start_pfn,
3675                                         unsigned long size,
3676                                         enum memmap_context context)
3677 {
3678         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3679         int ret;
3680         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3681         if (ret)
3682                 return ret;
3683         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3684
3685         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3686
3687         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3688                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3689                         pgdat->node_id,
3690                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3691                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3692
3693         zone_init_free_lists(zone);
3694
3695         return 0;
3696 }
3697
3698 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3699 /*
3700  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3701  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3702  */
3703 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3704 {
3705         int i;
3706
3707         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3708                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3709                         return i;
3710
3711         return -1;
3712 }
3713
3714 /*
3715  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3716  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3717  */
3718 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3719 {
3720         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3721                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3722                         return index;
3723
3724         return -1;
3725 }
3726
3727 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3728 /*
3729  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3730  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3731  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3732  * alternative
3733  */
3734 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3735 {
3736         int i;
3737
3738         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3739                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3740                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3741
3742                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3743                         return early_node_map[i].nid;
3744         }
3745         /* This is a memory hole */
3746         return -1;
3747 }
3748 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3749
3750 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3751 {
3752         int nid;
3753
3754         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3755         if (nid >= 0)
3756                 return nid;
3757         /* just returns 0 */
3758         return 0;
3759 }
3760
3761 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3762 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3763 {
3764         int nid;
3765
3766         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3767         if (nid >= 0 && nid != node)
3768                 return false;
3769         return true;
3770 }
3771 #endif
3772
3773 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3774 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3775         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3776                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3777
3778 /**
3779  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3780  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3781  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3782  *
3783  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3784  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3785  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3786  */
3787 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3788                                                 unsigned long max_low_pfn)
3789 {
3790         int i;
3791
3792         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3793                 unsigned long size_pages = 0;
3794                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3795
3796                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3797                         continue;
3798
3799                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3800                         end_pfn = max_low_pfn;
3801
3802                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3803                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3804                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3805                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3806         }
3807 }
3808
3809 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3810 /*
3811  * Basic iterator support. Return the last range of PFNs for a node
3812  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns last region regardless of node
3813  */
3814 static int __meminit last_active_region_index_in_nid(int nid)
3815 {
3816         int i;
3817
3818         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i >= 0; i--)
3819                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3820                         return i;
3821
3822         return -1;
3823 }
3824
3825 /*
3826  * Basic iterator support. Return the previous active range of PFNs for a node
3827  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3828  */
3829 static int __meminit previous_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3830 {
3831         for (index = index - 1; index >= 0; index--)
3832                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3833                         return index;
3834
3835         return -1;
3836 }
3837
3838 #define for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) \
3839         for (i = last_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3840                                 i = previous_active_region_index_in_nid(i, nid))
3841
3842 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3843                                         u64 goal, u64 limit)
3844 {
3845         int i;
3846
3847         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3848         for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) {
3849                 u64 addr;
3850                 u64 ei_start, ei_last;
3851                 u64 final_start, final_end;
3852
3853                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3854                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3855                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3856                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3857
3858                 final_start = max(ei_start, goal);
3859                 final_end = min(ei_last, limit);
3860
3861                 if (final_start >= final_end)
3862                         continue;
3863
3864                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3865
3866                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3867                         continue;
3868
3869                 return addr;
3870         }
3871
3872         return MEMBLOCK_ERROR;
3873 }
3874 #endif
3875
3876 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3877                                    int nr_range, int nid)
3878 {
3879         int i;
3880         u64 start, end;
3881
3882         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3883         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3884                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3885                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3886                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3887         }
3888         return nr_range;
3889 }
3890
3891 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3892 {
3893         int i;
3894         int ret;
3895
3896         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3897                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3898                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3899                 if (ret)
3900                         break;
3901         }
3902 }
3903 /**
3904  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3905  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3906  *
3907  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3908  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3909  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3910  */
3911 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3912 {
3913         int i;
3914
3915         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3916                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3917                                 early_node_map[i].start_pfn,
3918                                 early_node_map[i].end_pfn);
3919 }
3920
3921 /**
3922  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3923  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3924  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3925  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3926  *
3927  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3928  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3929  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3930  * PFNs will be 0.
3931  */
3932 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3933                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3934 {
3935         int i;
3936         *start_pfn = -1UL;
3937         *end_pfn = 0;
3938
3939         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3940                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3941                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3942         }
3943
3944         if (*start_pfn == -1UL)
3945                 *start_pfn = 0;
3946 }
3947
3948 /*
3949  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3950  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3951  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3952  */
3953 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3954 {
3955         int zone_index;
3956         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3957                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3958                         continue;
3959
3960                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3961                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3962                         break;
3963         }
3964
3965         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3966         movable_zone = zone_index;
3967 }
3968
3969 /*
3970  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3971  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
3972  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3973  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3974  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3975  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3976  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3977  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3978  */
3979 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3980                                         unsigned long zone_type,
3981                                         unsigned long node_start_pfn,
3982                                         unsigned long node_end_pfn,
3983                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3984                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3985 {
3986         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3987         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3988                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3989                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3990                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3991                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3992                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3993
3994                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3995                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3996                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3997                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3998
3999                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4000                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4001                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4002         }
4003 }
4004
4005 /*
4006  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4007  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4008  */
4009 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4010                                         unsigned long zone_type,
4011                                         unsigned long *ignored)
4012 {
4013         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4014         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4015
4016         /* Get the start and end of the node and zone */
4017         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4018         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4019         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4020         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4021                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4022                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4023
4024         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4025         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4026                 return 0;
4027
4028         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4029         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4030         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4031
4032         /* Return the spanned pages */
4033         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4034 }
4035
4036 /*
4037  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4038  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4039  */
4040 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4041                                 unsigned long range_start_pfn,
4042                                 unsigned long range_end_pfn)
4043 {
4044         int i = 0;
4045         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
4046         unsigned long start_pfn;
4047
4048         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
4049         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
4050         if (i == -1)
4051                 return 0;
4052
4053         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4054
4055         /* Account for ranges before physical memory on this node */
4056         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
4057                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
4058
4059         /* Find all holes for the zone within the node */
4060         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
4061
4062                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
4063                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
4064                         break;
4065
4066                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
4067                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4068                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
4069
4070                 /* Update the hole size cound and move on */
4071                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
4072                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
4073                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
4074                 }
4075                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4076         }
4077
4078         /* Account for ranges past physical memory on this node */
4079         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
4080                 hole_pages += range_end_pfn -
4081                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
4082
4083         return hole_pages;
4084 }
4085
4086 /**
4087  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4088  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4089  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4090  *
4091  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4092  */
4093 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4094                                                         unsigned long end_pfn)
4095 {
4096         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4097 }
4098
4099 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4100 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4101                                         unsigned long zone_type,
4102                                         unsigned long *ignored)
4103 {
4104         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4105         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4106
4107         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4108         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
4109                                                         node_start_pfn);
4110         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
4111                                                         node_end_pfn);
4112
4113         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4114                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4115                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4116         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4117 }
4118
4119 #else
4120 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4121                                         unsigned long zone_type,
4122                                         unsigned long *zones_size)
4123 {
4124         return zones_size[zone_type];
4125 }
4126
4127 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4128                                                 unsigned long zone_type,
4129                                                 unsigned long *zholes_size)
4130 {
4131         if (!zholes_size)
4132                 return 0;
4133
4134         return zholes_size[zone_type];
4135 }
4136
4137 #endif
4138
4139 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4140                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4141 {
4142         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4143         enum zone_type i;
4144
4145         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4146                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4147                                                                 zones_size);
4148         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4149
4150         realtotalpages = totalpages;
4151         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4152                 realtotalpages -=
4153                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4154                                                                 zholes_size);
4155         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4156         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4157                                                         realtotalpages);
4158 }
4159
4160 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4161 /*
4162  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4163  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4164  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4165  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4166  * bytes.
4167  */
4168 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4169 {
4170         unsigned long usemapsize;
4171
4172         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4173         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4174         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4175         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4176
4177         return usemapsize / 8;
4178 }
4179
4180 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4181                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4182 {
4183         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4184         zone->pageblock_flags = NULL;
4185         if (usemapsize)
4186                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4187                                                                    usemapsize);
4188 }
4189 #else
4190 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4191                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4192 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4193
4194 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4195
4196 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4197 static inline int pageblock_default_order(void)
4198 {
4199         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4200                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4201
4202         return MAX_ORDER-1;
4203 }
4204
4205 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4206 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4207 {
4208         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4209         if (pageblock_order)
4210                 return;
4211
4212         /*
4213          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4214          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4215          */
4216         pageblock_order = order;
4217 }
4218 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4219
4220 /*
4221  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4222  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4223  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4224  * pageblock_order based on the kernel config
4225  */
4226 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4227 {
4228         return MAX_ORDER-1;
4229 }
4230 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4231
4232 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4233
4234 /*
4235  * Set up the zone data structures:
4236  *   - mark all pages reserved
4237  *   - mark all memory queues empty
4238  *   - clear the memory bitmaps
4239  */
4240 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4241                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4242 {
4243         enum zone_type j;
4244         int nid = pgdat->node_id;
4245         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4246         int ret;
4247
4248         pgdat_resize_init(pgdat);
4249         pgdat->nr_zones = 0;
4250         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4251         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4252         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4253         
4254         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4255                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4256                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4257                 enum lru_list l;
4258
4259                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4260                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4261                                                                 zholes_size);
4262
4263                 /*
4264                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4265                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4266                  * and per-cpu initialisations
4267                  */
4268                 memmap_pages =
4269                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4270                 if (realsize >= memmap_pages) {
4271                         realsize -= memmap_pages;
4272                         if (memmap_pages)
4273                                 printk(KERN_DEBUG
4274                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4275                                        zone_names[j], memmap_pages);
4276                 } else
4277                         printk(KERN_WARNING
4278                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4279                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4280
4281                 /* Account for reserved pages */
4282                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4283                         realsize -= dma_reserve;
4284                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4285                                         zone_names[0], dma_reserve);
4286                 }
4287
4288                 if (!is_highmem_idx(j))
4289                         nr_kernel_pages += realsize;
4290                 nr_all_pages += realsize;
4291
4292                 zone->spanned_pages = size;
4293                 zone->present_pages = realsize;
4294 #ifdef CONFIG_NUMA
4295                 zone->node = nid;
4296                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4297                                                 / 100;
4298                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4299 #endif
4300                 zone->name = zone_names[j];
4301                 spin_lock_init(&zone->lock);
4302                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4303                 zone_seqlock_init(zone);
4304                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4305
4306                 zone_pcp_init(zone);
4307                 for_each_lru(l) {
4308                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4309                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4310                 }
4311                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4312                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4313                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4314                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4315                 zap_zone_vm_stats(zone);
4316                 zone->flags = 0;
4317                 if (!size)
4318                         continue;
4319
4320                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4321                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4322                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4323                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4324                 BUG_ON(ret);
4325                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4326                 zone_start_pfn += size;
4327         }
4328 }
4329
4330 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4331 {
4332         /* Skip empty nodes */
4333         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4334                 return;
4335
4336 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4337         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4338         if (!pgdat->node_mem_map) {
4339                 unsigned long size, start, end;
4340                 struct page *map;
4341
4342                 /*
4343                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4344                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4345                  * for the buddy allocator to function correctly.
4346                  */
4347                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4348                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4349                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4350                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4351                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4352                 if (!map)
4353                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4354                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4355         }
4356 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4357         /*
4358          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4359          */
4360         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4361                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4362 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4363                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4364                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4365 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4366         }
4367 #endif
4368 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4369 }
4370
4371 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4372                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4373 {
4374         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4375
4376         pgdat->node_id = nid;
4377         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4378         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4379
4380         alloc_node_mem_map(pgdat);
4381 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4382         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4383                 nid, (unsigned long)pgdat,
4384                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4385 #endif
4386
4387         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4388 }
4389
4390 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4391
4392 #if MAX_NUMNODES > 1
4393 /*
4394  * Figure out the number of possible node ids.
4395  */
4396 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4397 {
4398         unsigned int node;
4399         unsigned int highest = 0;
4400
4401         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4402                 highest = node;
4403         nr_node_ids = highest + 1;
4404 }
4405 #else
4406 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4407 {
4408 }
4409 #endif
4410
4411 /**
4412  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4413  * @nid: The node ID the range resides on
4414  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4415  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4416  *
4417  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4418  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4419  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4420  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4421  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4422  */
4423 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4424                                                 unsigned long end_pfn)
4425 {
4426         int i;
4427
4428         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4429                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4430                         "%d entries of %d used\n",
4431                         nid, start_pfn, end_pfn,
4432                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4433
4434         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4435
4436         /* Merge with existing active regions if possible */
4437         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4438                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4439                         continue;
4440
4441                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4442                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4443                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4444                         return;
4445
4446                 /* Merge forward if suitable */
4447                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4448                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4449                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4450                         return;
4451                 }
4452
4453                 /* Merge backward if suitable */
4454                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4455                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4456                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4457                         return;
4458                 }
4459         }
4460
4461         /* Check that early_node_map is large enough */
4462         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4463                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4464                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4465                 return;
4466         }
4467
4468         early_node_map[i].nid = nid;
4469         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4470         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4471         nr_nodemap_entries = i + 1;
4472 }
4473
4474 /**
4475  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4476  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4477  * @start_pfn: The new PFN of the range
4478  * @end_pfn: The new PFN of the range
4479  *
4480  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4481  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4482  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4483  * range.
4484  */
4485 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4486                                 unsigned long end_pfn)
4487 {
4488         int i, j;
4489         int removed = 0;
4490
4491         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4492                           nid, start_pfn, end_pfn);
4493
4494         /* Find the old active region end and shrink */
4495         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4496                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4497                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4498                         /* clear it */
4499                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4500                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4501                         removed = 1;
4502                         continue;
4503                 }
4504                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4505                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4506                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4507                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4508                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4509                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4510                         continue;
4511                 }
4512                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4513                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4514                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4515                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4516                         continue;
4517                 }
4518         }
4519
4520         if (!removed)
4521                 return;
4522
4523         /* remove the blank ones */
4524         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4525                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4526                         continue;
4527                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4528                         continue;
4529                 /* we found it, get rid of it */
4530                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4531                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4532                                 sizeof(early_node_map[j]));
4533                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4534                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4535                 nr_nodemap_entries--;
4536         }
4537 }
4538
4539 /**
4540  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4541  *
4542  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4543  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4544  * all currently registered regions.
4545  */
4546 void __init remove_all_active_ranges(void)
4547 {
4548         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4549         nr_nodemap_entries = 0;
4550 }
4551
4552 /* Compare two active node_active_regions */
4553 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4554 {
4555         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4556         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4557
4558         /* Done this way to avoid overflows */
4559         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4560                 return 1;
4561         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4562                 return -1;
4563
4564         return 0;
4565 }
4566
4567 /* sort the node_map by start_pfn */
4568 void __init sort_node_map(void)
4569 {
4570         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4571                         sizeof(struct node_active_region),
4572                         cmp_node_active_region, NULL);
4573 }
4574
4575 /* Find the lowest pfn for a node */
4576 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4577 {
4578         int i;
4579         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4580
4581         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4582         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4583                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4584
4585         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4586                 printk(KERN_WARNING
4587                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4588                 return 0;
4589         }
4590
4591         return min_pfn;
4592 }
4593
4594 /**
4595  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4596  *
4597  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4598  * add_active_range().
4599  */
4600 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4601 {
4602         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4603 }
4604
4605 /*
4606  * early_calculate_totalpages()
4607  * Sum pages in active regions for movable zone.
4608  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4609  */
4610 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4611 {
4612         int i;
4613         unsigned long totalpages = 0;
4614
4615         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4616                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4617                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4618                 totalpages += pages;
4619                 if (pages)
4620                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4621         }
4622         return totalpages;
4623 }
4624
4625 /*
4626  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4627  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4628  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4629  * others
4630  */
4631 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4632 {
4633         int i, nid;
4634         unsigned long usable_startpfn;
4635         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4636         /* save the state before borrow the nodemask */
4637         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4638         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4639         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4640
4641         /*
4642          * If movablecore was specified, calculate what size of
4643          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4644          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4645          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4646          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4647          * what movablecore would have allowed.
4648          */
4649         if (required_movablecore) {
4650                 unsigned long corepages;
4651
4652                 /*
4653                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4654                  * was requested by the user
4655                  */
4656                 required_movablecore =
4657                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4658                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4659
4660                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4661         }
4662
4663         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4664         if (!required_kernelcore)
4665                 goto out;
4666
4667         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4668         find_usable_zone_for_movable();
4669         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4670
4671 restart:
4672         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4673         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4674         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4675                 /*
4676                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4677                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4678                  * amount of memory for the kernel
4679                  */
4680                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4681                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4682
4683                 /*
4684                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4685                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4686                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4687                  */
4688                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4689
4690                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4691                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4692                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4693                         unsigned long size_pages;
4694
4695                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4696                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4697                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4698                         if (start_pfn >= end_pfn)
4699                                 continue;
4700
4701                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4702                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4703                                 unsigned long kernel_pages;
4704                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4705                                                                 - start_pfn;
4706
4707                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4708                                                         kernelcore_remaining);
4709                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4710                                                         required_kernelcore);
4711
4712                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4713                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4714
4715                                         /*
4716                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4717                                          * that if we have to rebalance
4718                                          * kernelcore across nodes, we will
4719                                          * not double account here
4720                                          */
4721                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4722                                         continue;
4723                                 }
4724                                 start_pfn = usable_startpfn;
4725                         }
4726
4727                         /*
4728                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4729                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4730                          * number of pages used as kernelcore
4731                          */
4732                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4733                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4734                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4735                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4736
4737                         /*
4738                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4739                          * break if the kernelcore for this node has been
4740                          * satisified
4741                          */
4742                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4743                                                                 size_pages);
4744                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4745                         if (!kernelcore_remaining)
4746                                 break;
4747                 }
4748         }
4749
4750         /*
4751          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4752          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4753          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4754          * satisified
4755          */
4756         usable_nodes--;
4757         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4758                 goto restart;
4759
4760         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4761         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4762                 zone_movable_pfn[nid] =
4763                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4764
4765 out:
4766         /* restore the node_state */
4767         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4768 }
4769
4770 /* Any regular memory on that node ? */
4771 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4772 {
4773 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4774         enum zone_type zone_type;
4775
4776         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4777                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4778                 if (zone->present_pages)
4779                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4780         }
4781 #endif
4782 }
4783
4784 /**
4785  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4786  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4787  *
4788  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4789  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4790  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4791  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4792  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4793  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4794  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4795  * at arch_max_dma_pfn.
4796  */
4797 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4798 {
4799         unsigned long nid;
4800         int i;
4801
4802         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4803         sort_node_map();
4804
4805         /* Record where the zone boundaries are */
4806         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4807                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4808         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4809                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4810         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4811         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4812         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4813                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4814                         continue;
4815                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4816                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4817                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4818                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4819         }
4820         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4821         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4822
4823         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4824         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4825         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4826
4827         /* Print out the zone ranges */
4828         printk("Zone PFN ranges:\n");
4829         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4830                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4831                         continue;
4832                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4833                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4834                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4835                         printk("empty\n");
4836                 else
4837                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4838                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4839                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4840         }
4841
4842         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4843         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4844         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4845                 if (zone_movable_pfn[i])
4846                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4847         }
4848
4849         /* Print out the early_node_map[] */
4850         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4851         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4852                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4853                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4854                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4855
4856         /* Initialise every node */
4857         mminit_verify_pageflags_layout();
4858         setup_nr_node_ids();
4859         for_each_online_node(nid) {
4860                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4861                 free_area_init_node(nid, NULL,
4862                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4863
4864                 /* Any memory on that node */
4865                 if (pgdat->node_present_pages)
4866                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4867                 check_for_regular_memory(pgdat);
4868         }
4869 }
4870
4871 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4872 {
4873         unsigned long long coremem;
4874         if (!p)
4875                 return -EINVAL;
4876
4877         coremem = memparse(p, &p);
4878         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4879
4880         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4881         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4882
4883         return 0;
4884 }
4885
4886 /*
4887  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4888  * cannot be reclaimed or migrated.
4889  */
4890 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4891 {
4892         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4893 }
4894
4895 /*
4896  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4897  * can be reclaimed or migrated.
4898  */
4899 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4900 {
4901         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4902 }
4903
4904 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4905 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4906
4907 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4908
4909 /**
4910  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4911  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4912  *
4913  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4914  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4915  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4916  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4917  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4918  * smaller per-cpu batchsize.
4919  */
4920 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4921 {
4922         dma_reserve = new_dma_reserve;
4923 }
4924
4925 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4926 {
4927         free_area_init_node(0, zones_size,
4928                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4929 }
4930
4931 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4932                                  unsigned long action, void *hcpu)
4933 {
4934         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4935
4936         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4937                 drain_pages(cpu);
4938
4939                 /*
4940                  * Spill the event counters of the dead processor
4941                  * into the current processors event counters.
4942                  * This artificially elevates the count of the current
4943                  * processor.
4944                  */
4945                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4946
4947                 /*
4948                  * Zero the differential counters of the dead processor
4949                  * so that the vm statistics are consistent.
4950                  *
4951                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4952                  * race with what we are doing.
4953                  */
4954                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4955         }
4956         return NOTIFY_OK;
4957 }
4958
4959 void __init page_alloc_init(void)
4960 {
4961         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4962 }
4963
4964 /*
4965  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4966  *      or min_free_kbytes changes.
4967  */
4968 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4969 {
4970         struct pglist_data *pgdat;
4971         unsigned long reserve_pages = 0;
4972         enum zone_type i, j;
4973
4974         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4975                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4976                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4977                         unsigned long max = 0;
4978
4979                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4980                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4981                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4982                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4983                         }
4984
4985                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4986                         max += high_wmark_pages(zone);
4987
4988                         if (max > zone->present_pages)
4989                                 max = zone->present_pages;
4990                         reserve_pages += max;
4991                 }
4992         }
4993         totalreserve_pages = reserve_pages;
4994 }
4995
4996 /*
4997  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4998  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4999  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5000  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5001  */
5002 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5003 {
5004         struct pglist_data *pgdat;
5005         enum zone_type j, idx;
5006
5007         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5008                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5009                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5010                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5011
5012                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5013
5014                         idx = j;
5015                         while (idx) {
5016                                 struct zone *lower_zone;
5017
5018                                 idx--;
5019
5020                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5021                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5022
5023                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5024                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5025                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5026                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5027                         }
5028                 }
5029         }
5030
5031         /* update totalreserve_pages */
5032         calculate_totalreserve_pages();
5033 }
5034
5035 /**
5036  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5037  * or when memory is hot-{added|removed}
5038  *
5039  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5040  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5041  */
5042 void setup_per_zone_wmarks(void)
5043 {
5044         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5045         unsigned long lowmem_pages = 0;
5046         struct zone *zone;
5047         unsigned long flags;
5048
5049         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5050         for_each_zone(zone) {
5051                 if (!is_highmem(zone))
5052                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5053         }
5054
5055         for_each_zone(zone) {
5056                 u64 tmp;
5057
5058                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5059                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5060                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5061                 if (is_highmem(zone)) {
5062                         /*
5063                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5064                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5065                          * value here.
5066                          *
5067                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5068                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5069                          * not be capped for highmem.
5070                          */
5071                         int min_pages;
5072
5073                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5074                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5075                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5076                         if (min_pages > 128)
5077                                 min_pages = 128;
5078                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5079                 } else {
5080                         /*
5081                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5082                          * proportionate to the zone's size.
5083                          */
5084                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5085                 }
5086
5087                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5088                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5089                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5090                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5091         }
5092
5093         /* update totalreserve_pages */
5094         calculate_totalreserve_pages();
5095 }
5096
5097 /*
5098  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5099  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5100  * to be referenced again before it is swapped out.
5101  *
5102  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5103  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5104  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5105  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5106  *
5107  * total     target    max
5108  * memory    ratio     inactive anon
5109  * -------------------------------------
5110  *   10MB       1         5MB
5111  *  100MB       1        50MB
5112  *    1GB       3       250MB
5113  *   10GB      10       0.9GB
5114  *  100GB      31         3GB
5115  *    1TB     101        10GB
5116  *   10TB     320        32GB
5117  */
5118 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5119 {
5120         unsigned int gb, ratio;
5121
5122         /* Zone size in gigabytes */
5123         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5124         if (gb)
5125                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5126         else
5127                 ratio = 1;
5128
5129         zone->inactive_ratio = ratio;
5130 }
5131
5132 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5133 {
5134         struct zone *zone;
5135
5136         for_each_zone(zone)
5137                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5138 }
5139
5140 /*
5141  * Initialise min_free_kbytes.
5142  *
5143  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5144  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5145  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5146  *
5147  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5148  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5149  *
5150  * which yields
5151  *
5152  * 16MB:        512k
5153  * 32MB:        724k
5154  * 64MB:        1024k
5155  * 128MB:       1448k
5156  * 256MB:       2048k
5157  * 512MB:       2896k
5158  * 1024MB:      4096k
5159  * 2048MB:      5792k
5160  * 4096MB:      8192k
5161  * 8192MB:      11584k
5162  * 16384MB:     16384k
5163  */
5164 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5165 {
5166         unsigned long lowmem_kbytes;
5167
5168         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5169
5170         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5171         if (min_free_kbytes < 128)
5172                 min_free_kbytes = 128;
5173         if (min_free_kbytes > 65536)
5174                 min_free_kbytes = 65536;
5175         setup_per_zone_wmarks();
5176         refresh_zone_stat_thresholds();
5177         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5178         setup_per_zone_inactive_ratio();
5179         return 0;
5180 }
5181 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5182
5183 /*
5184  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5185  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5186  *      changes.
5187  */
5188 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5189         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5190 {
5191         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5192         if (write)
5193                 setup_per_zone_wmarks();
5194         return 0;
5195 }
5196
5197 #ifdef CONFIG_NUMA
5198 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5199         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5200 {
5201         struct zone *zone;
5202         int rc;
5203
5204         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5205         if (rc)
5206                 return rc;
5207
5208         for_each_zone(zone)
5209                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5210                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5211         return 0;
5212 }
5213
5214 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5215         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5216 {
5217         struct zone *zone;
5218         int rc;
5219
5220         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5221         if (rc)
5222                 return rc;
5223
5224         for_each_zone(zone)
5225                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5226                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5227         return 0;
5228 }
5229 #endif
5230
5231 /*
5232  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5233  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5234  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5235  *
5236  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5237  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5238  * if in function of the boot time zone sizes.
5239  */
5240 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5241         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5242 {
5243         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5244         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5245         return 0;
5246 }
5247
5248 /*
5249  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5250  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5251  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5252  */
5253
5254 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5255         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5256 {
5257         struct zone *zone;
5258         unsigned int cpu;
5259         int ret;
5260
5261         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5262         if (!write || (ret == -EINVAL))
5263                 return ret;
5264         for_each_populated_zone(zone) {
5265                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5266                         unsigned long  high;
5267                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5268                         setup_pagelist_highmark(
5269                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5270                 }
5271         }
5272         return 0;
5273 }
5274
5275 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5276
5277 #ifdef CONFIG_NUMA
5278 static int __init set_hashdist(char *str)
5279 {
5280         if (!str)
5281                 return 0;
5282         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5283         return 1;
5284 }
5285 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5286 #endif
5287
5288 /*
5289  * allocate a large system hash table from bootmem
5290  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5291  *   quantity of entries
5292  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5293  */
5294 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5295                                      unsigned long bucketsize,
5296                                      unsigned long numentries,
5297                                      int scale,
5298                                      int flags,
5299                                      unsigned int *_hash_shift,
5300                                      unsigned int *_hash_mask,
5301                                      unsigned long limit)
5302 {
5303         unsigned long long max = limit;
5304         unsigned long log2qty, size;
5305         void *table = NULL;
5306
5307         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5308         if (!numentries) {
5309                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5310                 numentries = nr_kernel_pages;
5311                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5312                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5313                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5314
5315                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5316                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5317                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5318                 else
5319                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5320
5321                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5322                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5323                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5324                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5325                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5326                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5327                                 BUG_ON(!numentries);
5328                         }
5329                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5330                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5331         }
5332         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5333
5334         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5335         if (max == 0) {
5336                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5337                 do_div(max, bucketsize);
5338         }
5339
5340         if (numentries > max)
5341                 numentries = max;
5342
5343         log2qty = ilog2(numentries);
5344
5345         do {
5346                 size = bucketsize << log2qty;
5347                 if (flags & HASH_EARLY)
5348                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5349                 else if (hashdist)
5350                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5351                 else {
5352                         /*
5353                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5354                          * some pages at the end of hash table which
5355                          * alloc_pages_exact() automatically does
5356                          */
5357                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5358                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5359                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5360                         }
5361                 }
5362         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5363
5364         if (!table)
5365                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5366
5367         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5368                tablename,
5369                (1UL << log2qty),
5370                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5371                size);
5372
5373         if (_hash_shift)
5374                 *_hash_shift = log2qty;
5375         if (_hash_mask)
5376                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5377
5378         return table;
5379 }
5380
5381 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5382 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5383                                                         unsigned long pfn)
5384 {
5385 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5386         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5387 #else
5388         return zone->pageblock_flags;
5389 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5390 }
5391
5392 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5393 {
5394 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5395         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5396         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5397 #else
5398         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5399         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5400 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5401 }
5402
5403 /**
5404  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5405  * @page: The page within the block of interest
5406  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5407  * @end_bitidx: The last bit of interest
5408  * returns pageblock_bits flags
5409  */
5410 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5411                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5412 {
5413         struct zone *zone;
5414         unsigned long *bitmap;
5415         unsigned long pfn, bitidx;
5416         unsigned long flags = 0;
5417         unsigned long value = 1;
5418
5419         zone = page_zone(page);
5420         pfn = page_to_pfn(page);
5421         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5422         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5423
5424         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5425                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5426                         flags |= value;
5427
5428         return flags;
5429 }
5430
5431 /**
5432  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5433  * @page: The page within the block of interest
5434  * @start_bitidx: The first bit of interest
5435  * @end_bitidx: The last bit of interest
5436  * @flags: The flags to set
5437  */
5438 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5439                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5440 {
5441         struct zone *zone;
5442         unsigned long *bitmap;
5443         unsigned long pfn, bitidx;
5444         unsigned long value = 1;
5445
5446         zone = page_zone(page);
5447         pfn = page_to_pfn(page);
5448         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5449         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5450         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5451         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5452
5453         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5454                 if (flags & value)
5455                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5456                 else
5457                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5458 }
5459
5460 /*
5461  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5462  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5463  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5464  */
5465
5466 static int
5467 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5468 {
5469         unsigned long pfn, iter, found;
5470         /*
5471          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5472          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5473          */
5474         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5475                 return true;
5476
5477         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5478                 return true;
5479
5480         pfn = page_to_pfn(page);
5481         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5482                 unsigned long check = pfn + iter;
5483
5484                 if (!pfn_valid_within(check))
5485                         continue;
5486
5487                 page = pfn_to_page(check);
5488                 if (!page_count(page)) {
5489                         if (PageBuddy(page))
5490                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5491                         continue;
5492                 }
5493                 if (!PageLRU(page))
5494                         found++;
5495                 /*
5496                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5497                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5498                  * and it still to be fixed.
5499                  */
5500                 /*
5501                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5502                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5503                  *
5504                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5505                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5506                  * page at boot.
5507                  */
5508                 if (found > count)
5509                         return false;
5510         }
5511         return true;
5512 }
5513
5514 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5515 {
5516         struct zone *zone = page_zone(page);
5517         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5518 }
5519
5520 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5521 {
5522         struct zone *zone;
5523         unsigned long flags, pfn;
5524         struct memory_isolate_notify arg;
5525         int notifier_ret;
5526         int ret = -EBUSY;
5527
5528         zone = page_zone(page);
5529
5530         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5531
5532         pfn = page_to_pfn(page);
5533         arg.start_pfn = pfn;
5534         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5535         arg.pages_found = 0;
5536
5537         /*
5538          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5539          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5540          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5541          * number of pages in a range that are held by the balloon
5542          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5543          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5544          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5545          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5546          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5547          */
5548         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5549         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5550         if (notifier_ret)
5551                 goto out;
5552         /*
5553          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5554          * We just check MOVABLE pages.
5555          */
5556         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5557                 ret = 0;
5558
5559         /*
5560          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5561          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5562          */
5563
5564 out:
5565         if (!ret) {
5566                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5567                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5568         }
5569
5570         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5571         if (!ret)
5572                 drain_all_pages();
5573         return ret;
5574 }
5575
5576 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5577 {
5578         struct zone *zone;
5579         unsigned long flags;
5580         zone = page_zone(page);
5581         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5582         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5583                 goto out;
5584         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5585         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5586 out:
5587         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5588 }
5589
5590 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5591 /*
5592  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5593  */
5594 void
5595 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5596 {
5597         struct page *page;
5598         struct zone *zone;
5599         int order, i;
5600         unsigned long pfn;
5601         unsigned long flags;
5602         /* find the first valid pfn */
5603         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5604                 if (pfn_valid(pfn))
5605                         break;
5606         if (pfn == end_pfn)
5607                 return;
5608         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5609         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5610         pfn = start_pfn;
5611         while (pfn < end_pfn) {
5612                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5613                         pfn++;
5614                         continue;
5615                 }
5616                 page = pfn_to_page(pfn);
5617                 BUG_ON(page_count(page));
5618                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5619                 order = page_order(page);
5620 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5621                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5622                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5623 #endif
5624                 list_del(&page->lru);
5625                 rmv_page_order(page);
5626                 zone->free_area[order].nr_free--;
5627                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5628                                       - (1UL << order));
5629                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5630                         SetPageReserved((page+i));
5631                 pfn += (1 << order);
5632         }
5633         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5634 }
5635 #endif
5636
5637 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5638 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5639 {
5640         struct zone *zone = page_zone(page);
5641         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5642         unsigned long flags;
5643         int order;
5644
5645         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5646         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5647                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5648
5649                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5650                         break;
5651         }
5652         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5653
5654         return order < MAX_ORDER;
5655 }
5656 #endif
5657
5658 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5659         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5660         {1UL << PG_error,               "error"         },
5661         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5662         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5663         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5664         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5665         {1UL << PG_active,              "active"        },
5666         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5667         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5668         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5669         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5670         {1UL << PG_private,             "private"       },
5671         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5672         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5673 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5674         {1UL << PG_head,                "head"          },
5675         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5676 #else
5677         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5678 #endif
5679         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5680         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5681         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5682         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5683         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5684 #ifdef CONFIG_MMU
5685         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5686 #endif
5687 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5688         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5689 #endif
5690 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5691         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5692 #endif
5693         {-1UL,                          NULL            },
5694 };
5695
5696 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5697 {
5698         const char *delim = "";
5699         unsigned long mask;
5700         int i;
5701
5702         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5703
5704         /* remove zone id */
5705         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5706
5707         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5708
5709                 mask = pageflag_names[i].mask;
5710                 if ((flags & mask) != mask)
5711                         continue;
5712
5713                 flags &= ~mask;
5714                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5715                 delim = "|";
5716         }
5717
5718         /* check for left over flags */
5719         if (flags)
5720                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5721
5722         printk(")\n");
5723 }
5724
5725 void dump_page(struct page *page)
5726 {
5727         printk(KERN_ALERT
5728                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5729                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5730                 page->mapping, page->index);
5731         dump_page_flags(page->flags);
5732         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5733 }