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