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