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