oom: suppress nodes that are not allowed from meminfo on oom kill
[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 static inline int
1718 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1719                                 unsigned long pages_reclaimed)
1720 {
1721         /* Do not loop if specifically requested */
1722         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1723                 return 0;
1724
1725         /*
1726          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1727          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1728          * implementations.
1729          */
1730         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1731                 return 1;
1732
1733         /*
1734          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1735          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1736          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1737          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1738          * allocation still fails, we stop retrying.
1739          */
1740         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1741                 return 1;
1742
1743         /*
1744          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1745          * explicitly requests that.
1746          */
1747         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1748                 return 1;
1749
1750         return 0;
1751 }
1752
1753 static inline struct page *
1754 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1755         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1756         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1757         int migratetype)
1758 {
1759         struct page *page;
1760
1761         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1762         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1763                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1764                 return NULL;
1765         }
1766
1767         /*
1768          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1769          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1770          * we're still under heavy pressure.
1771          */
1772         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1773                 order, zonelist, high_zoneidx,
1774                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1775                 preferred_zone, migratetype);
1776         if (page)
1777                 goto out;
1778
1779         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1780                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1781                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1782                         goto out;
1783                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1784                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1785                         goto out;
1786                 /*
1787                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1788                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1789                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1790                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1791                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1792                  */
1793                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1794                         goto out;
1795         }
1796         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1797         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1798
1799 out:
1800         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1801         return page;
1802 }
1803
1804 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1805 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1806 static struct page *
1807 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1808         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1809         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1810         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1811         bool sync_migration)
1812 {
1813         struct page *page;
1814
1815         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1816                 return NULL;
1817
1818         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1819         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1820                                                 nodemask, sync_migration);
1821         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1822         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1823
1824                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1825                 drain_pages(get_cpu());
1826                 put_cpu();
1827
1828                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1829                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1830                                 alloc_flags, preferred_zone,
1831                                 migratetype);
1832                 if (page) {
1833                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1834                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1835                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1836                         return page;
1837                 }
1838
1839                 /*
1840                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1841                  * The most likely reason is that pages exist,
1842                  * but not enough to satisfy watermarks.
1843                  */
1844                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1845                 defer_compaction(preferred_zone);
1846
1847                 cond_resched();
1848         }
1849
1850         return NULL;
1851 }
1852 #else
1853 static inline struct page *
1854 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1855         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1856         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1857         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1858         bool sync_migration)
1859 {
1860         return NULL;
1861 }
1862 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1863
1864 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1865 static inline struct page *
1866 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1867         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1868         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1869         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1870 {
1871         struct page *page = NULL;
1872         struct reclaim_state reclaim_state;
1873         bool drained = false;
1874
1875         cond_resched();
1876
1877         /* We now go into synchronous reclaim */
1878         cpuset_memory_pressure_bump();
1879         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1880         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1881         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1882         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1883
1884         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1885
1886         current->reclaim_state = NULL;
1887         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1888         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1889
1890         cond_resched();
1891
1892         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1893                 return NULL;
1894
1895 retry:
1896         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1897                                         zonelist, high_zoneidx,
1898                                         alloc_flags, preferred_zone,
1899                                         migratetype);
1900
1901         /*
1902          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1903          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1904          */
1905         if (!page && !drained) {
1906                 drain_all_pages();
1907                 drained = true;
1908                 goto retry;
1909         }
1910
1911         return page;
1912 }
1913
1914 /*
1915  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1916  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1917  */
1918 static inline struct page *
1919 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1920         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1921         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1922         int migratetype)
1923 {
1924         struct page *page;
1925
1926         do {
1927                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1928                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1929                         preferred_zone, migratetype);
1930
1931                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1932                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1933         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1934
1935         return page;
1936 }
1937
1938 static inline
1939 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1940                                                 enum zone_type high_zoneidx,
1941                                                 enum zone_type classzone_idx)
1942 {
1943         struct zoneref *z;
1944         struct zone *zone;
1945
1946         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1947                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
1948 }
1949
1950 static inline int
1951 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1952 {
1953         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1954         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1955
1956         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1957         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
1958
1959         /*
1960          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1961          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1962          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1963          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1964          */
1965         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1966
1967         if (!wait) {
1968                 /*
1969                  * Not worth trying to allocate harder for
1970                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
1971                  */
1972                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1973                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1974                 /*
1975                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1976                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1977                  */
1978                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1979         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
1980                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1981
1982         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1983                 if (!in_interrupt() &&
1984                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
1985                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1986                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1987         }
1988
1989         return alloc_flags;
1990 }
1991
1992 static inline struct page *
1993 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1994         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1995         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1996         int migratetype)
1997 {
1998         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1999         struct page *page = NULL;
2000         int alloc_flags;
2001         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2002         unsigned long did_some_progress;
2003         bool sync_migration = false;
2004
2005         /*
2006          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2007          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2008          * be using allocators in order of preference for an area that is
2009          * too large.
2010          */
2011         if (order >= MAX_ORDER) {
2012                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2013                 return NULL;
2014         }
2015
2016         /*
2017          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2018          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2019          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2020          * using a larger set of nodes after it has established that the
2021          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2022          * over allocated.
2023          */
2024         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2025                 goto nopage;
2026
2027 restart:
2028         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2029                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2030                                                 zone_idx(preferred_zone));
2031
2032         /*
2033          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2034          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2035          * to how we want to proceed.
2036          */
2037         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2038
2039         /*
2040          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2041          * cpusets.
2042          */
2043         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2044                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2045                                         &preferred_zone);
2046
2047         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2048         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2049                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2050                         preferred_zone, migratetype);
2051         if (page)
2052                 goto got_pg;
2053
2054 rebalance:
2055         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2056         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2057                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2058                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2059                                 preferred_zone, migratetype);
2060                 if (page)
2061                         goto got_pg;
2062         }
2063
2064         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2065         if (!wait)
2066                 goto nopage;
2067
2068         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2069         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2070                 goto nopage;
2071
2072         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2073         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2074                 goto nopage;
2075
2076         /*
2077          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2078          * attempts after direct reclaim are synchronous
2079          */
2080         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2081                                         zonelist, high_zoneidx,
2082                                         nodemask,
2083                                         alloc_flags, preferred_zone,
2084                                         migratetype, &did_some_progress,
2085                                         sync_migration);
2086         if (page)
2087                 goto got_pg;
2088         sync_migration = true;
2089
2090         /* Try direct reclaim and then allocating */
2091         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2092                                         zonelist, high_zoneidx,
2093                                         nodemask,
2094                                         alloc_flags, preferred_zone,
2095                                         migratetype, &did_some_progress);
2096         if (page)
2097                 goto got_pg;
2098
2099         /*
2100          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2101          * running out of options and have to consider going OOM
2102          */
2103         if (!did_some_progress) {
2104                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2105                         if (oom_killer_disabled)
2106                                 goto nopage;
2107                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2108                                         zonelist, high_zoneidx,
2109                                         nodemask, preferred_zone,
2110                                         migratetype);
2111                         if (page)
2112                                 goto got_pg;
2113
2114                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2115                                 /*
2116                                  * The oom killer is not called for high-order
2117                                  * allocations that may fail, so if no progress
2118                                  * is being made, there are no other options and
2119                                  * retrying is unlikely to help.
2120                                  */
2121                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2122                                         goto nopage;
2123                                 /*
2124                                  * The oom killer is not called for lowmem
2125                                  * allocations to prevent needlessly killing
2126                                  * innocent tasks.
2127                                  */
2128                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2129                                         goto nopage;
2130                         }
2131
2132                         goto restart;
2133                 }
2134         }
2135
2136         /* Check if we should retry the allocation */
2137         pages_reclaimed += did_some_progress;
2138         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2139                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2140                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2141                 goto rebalance;
2142         } else {
2143                 /*
2144                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2145                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2146                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2147                  */
2148                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2149                                         zonelist, high_zoneidx,
2150                                         nodemask,
2151                                         alloc_flags, preferred_zone,
2152                                         migratetype, &did_some_progress,
2153                                         sync_migration);
2154                 if (page)
2155                         goto got_pg;
2156         }
2157
2158 nopage:
2159         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2160                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
2161                         " order:%d, mode:0x%x\n",
2162                         current->comm, order, gfp_mask);
2163                 dump_stack();
2164                 show_mem();
2165         }
2166         return page;
2167 got_pg:
2168         if (kmemcheck_enabled)
2169                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2170         return page;
2171
2172 }
2173
2174 /*
2175  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2176  */
2177 struct page *
2178 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2179                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2180 {
2181         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2182         struct zone *preferred_zone;
2183         struct page *page;
2184         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2185
2186         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2187
2188         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2189
2190         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2191
2192         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2193                 return NULL;
2194
2195         /*
2196          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2197          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2198          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2199          */
2200         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2201                 return NULL;
2202
2203         get_mems_allowed();
2204         /* The preferred zone is used for statistics later */
2205         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2206                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2207                                 &preferred_zone);
2208         if (!preferred_zone) {
2209                 put_mems_allowed();
2210                 return NULL;
2211         }
2212
2213         /* First allocation attempt */
2214         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2215                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2216                         preferred_zone, migratetype);
2217         if (unlikely(!page))
2218                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2219                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2220                                 preferred_zone, migratetype);
2221         put_mems_allowed();
2222
2223         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2224         return page;
2225 }
2226 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2227
2228 /*
2229  * Common helper functions.
2230  */
2231 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2232 {
2233         struct page *page;
2234
2235         /*
2236          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2237          * a highmem page
2238          */
2239         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2240
2241         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2242         if (!page)
2243                 return 0;
2244         return (unsigned long) page_address(page);
2245 }
2246 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2247
2248 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2249 {
2250         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2251 }
2252 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2253
2254 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2255 {
2256         int i = pagevec_count(pvec);
2257
2258         while (--i >= 0) {
2259                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2260                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2261         }
2262 }
2263
2264 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2265 {
2266         if (put_page_testzero(page)) {
2267                 if (order == 0)
2268                         free_hot_cold_page(page, 0);
2269                 else
2270                         __free_pages_ok(page, order);
2271         }
2272 }
2273
2274 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2275
2276 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2277 {
2278         if (addr != 0) {
2279                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2280                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2281         }
2282 }
2283
2284 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2285
2286 /**
2287  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2288  * @size: the number of bytes to allocate
2289  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2290  *
2291  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2292  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2293  * allocate memory in power-of-two pages.
2294  *
2295  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2296  *
2297  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2298  */
2299 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2300 {
2301         unsigned int order = get_order(size);
2302         unsigned long addr;
2303
2304         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2305         if (addr) {
2306                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2307                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2308
2309                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2310                 while (used < alloc_end) {
2311                         free_page(used);
2312                         used += PAGE_SIZE;
2313                 }
2314         }
2315
2316         return (void *)addr;
2317 }
2318 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2319
2320 /**
2321  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2322  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2323  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2324  *
2325  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2326  */
2327 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2328 {
2329         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2330         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2331
2332         while (addr < end) {
2333                 free_page(addr);
2334                 addr += PAGE_SIZE;
2335         }
2336 }
2337 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2338
2339 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2340 {
2341         struct zoneref *z;
2342         struct zone *zone;
2343
2344         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2345         unsigned int sum = 0;
2346
2347         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2348
2349         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2350                 unsigned long size = zone->present_pages;
2351                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2352                 if (size > high)
2353                         sum += size - high;
2354         }
2355
2356         return sum;
2357 }
2358
2359 /*
2360  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2361  */
2362 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2363 {
2364         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2365 }
2366 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2367
2368 /*
2369  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2370  */
2371 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2372 {
2373         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2374 }
2375
2376 static inline void show_node(struct zone *zone)
2377 {
2378         if (NUMA_BUILD)
2379                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2380 }
2381
2382 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2383 {
2384         val->totalram = totalram_pages;
2385         val->sharedram = 0;
2386         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2387         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2388         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2389         val->freehigh = nr_free_highpages();
2390         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2391 }
2392
2393 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2394
2395 #ifdef CONFIG_NUMA
2396 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2397 {
2398         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2399
2400         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2401         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2402 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2403         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2404         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2405                         NR_FREE_PAGES);
2406 #else
2407         val->totalhigh = 0;
2408         val->freehigh = 0;
2409 #endif
2410         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2411 }
2412 #endif
2413
2414 /*
2415  * Determine whether the zone's node should be displayed or not, depending on
2416  * whether SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to __show_free_areas().
2417  */
2418 static bool skip_free_areas_zone(unsigned int flags, const struct zone *zone)
2419 {
2420         bool ret = false;
2421
2422         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2423                 goto out;
2424
2425         get_mems_allowed();
2426         ret = !node_isset(zone->zone_pgdat->node_id,
2427                                 cpuset_current_mems_allowed);
2428         put_mems_allowed();
2429 out:
2430         return ret;
2431 }
2432
2433 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2434
2435 /*
2436  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2437  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2438  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2439  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2440  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2441  */
2442 void __show_free_areas(unsigned int filter)
2443 {
2444         int cpu;
2445         struct zone *zone;
2446
2447         for_each_populated_zone(zone) {
2448                 if (skip_free_areas_zone(filter, zone))
2449                         continue;
2450                 show_node(zone);
2451                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2452
2453                 for_each_online_cpu(cpu) {
2454                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2455
2456                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2457
2458                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2459                                cpu, pageset->pcp.high,
2460                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2461                 }
2462         }
2463
2464         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2465                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2466                 " unevictable:%lu"
2467                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2468                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2469                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2470                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2471                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2472                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2473                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2474                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2475                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2476                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2477                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2478                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2479                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2480                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2481                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2482                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2483                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2484                 global_page_state(NR_SHMEM),
2485                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2486                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2487
2488         for_each_populated_zone(zone) {
2489                 int i;
2490
2491                 if (skip_free_areas_zone(filter, zone))
2492                         continue;
2493                 show_node(zone);
2494                 printk("%s"
2495                         " free:%lukB"
2496                         " min:%lukB"
2497                         " low:%lukB"
2498                         " high:%lukB"
2499                         " active_anon:%lukB"
2500                         " inactive_anon:%lukB"
2501                         " active_file:%lukB"
2502                         " inactive_file:%lukB"
2503                         " unevictable:%lukB"
2504                         " isolated(anon):%lukB"
2505                         " isolated(file):%lukB"
2506                         " present:%lukB"
2507                         " mlocked:%lukB"
2508                         " dirty:%lukB"
2509                         " writeback:%lukB"
2510                         " mapped:%lukB"
2511                         " shmem:%lukB"
2512                         " slab_reclaimable:%lukB"
2513                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2514                         " kernel_stack:%lukB"
2515                         " pagetables:%lukB"
2516                         " unstable:%lukB"
2517                         " bounce:%lukB"
2518                         " writeback_tmp:%lukB"
2519                         " pages_scanned:%lu"
2520                         " all_unreclaimable? %s"
2521                         "\n",
2522                         zone->name,
2523                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2524                         K(min_wmark_pages(zone)),
2525                         K(low_wmark_pages(zone)),
2526                         K(high_wmark_pages(zone)),
2527                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2528                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2529                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2530                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2531                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2532                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2533                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2534                         K(zone->present_pages),
2535                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2536                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2537                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2538                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2539                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2540                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2541                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2542                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2543                                 THREAD_SIZE / 1024,
2544                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2545                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2546                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2547                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2548                         zone->pages_scanned,
2549                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2550                         );
2551                 printk("lowmem_reserve[]:");
2552                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2553                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2554                 printk("\n");
2555         }
2556
2557         for_each_populated_zone(zone) {
2558                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2559
2560                 if (skip_free_areas_zone(filter, zone))
2561                         continue;
2562                 show_node(zone);
2563                 printk("%s: ", zone->name);
2564
2565                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2566                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2567                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2568                         total += nr[order] << order;
2569                 }
2570                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2571                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2572                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2573                 printk("= %lukB\n", K(total));
2574         }
2575
2576         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2577
2578         show_swap_cache_info();
2579 }
2580
2581 void show_free_areas(void)
2582 {
2583         __show_free_areas(0);
2584 }
2585
2586 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2587 {
2588         zoneref->zone = zone;
2589         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2590 }
2591
2592 /*
2593  * Builds allocation fallback zone lists.
2594  *
2595  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2596  */
2597 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2598                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2599 {
2600         struct zone *zone;
2601
2602         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2603         zone_type++;
2604
2605         do {
2606                 zone_type--;
2607                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2608                 if (populated_zone(zone)) {
2609                         zoneref_set_zone(zone,
2610                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2611                         check_highest_zone(zone_type);
2612                 }
2613
2614         } while (zone_type);
2615         return nr_zones;
2616 }
2617
2618
2619 /*
2620  *  zonelist_order:
2621  *  0 = automatic detection of better ordering.
2622  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2623  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2624  *
2625  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2626  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2627  */
2628 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2629 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2630 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2631
2632 /* zonelist order in the kernel.
2633  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2634  */
2635 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2636 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2637
2638
2639 #ifdef CONFIG_NUMA
2640 /* The value user specified ....changed by config */
2641 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2642 /* string for sysctl */
2643 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2644 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2645
2646 /*
2647  * interface for configure zonelist ordering.
2648  * command line option "numa_zonelist_order"
2649  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2650  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2651  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2652  */
2653
2654 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2655 {
2656         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2657                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2658         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2659                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2660         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2661                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2662         } else {
2663                 printk(KERN_WARNING
2664                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2665                         "%s\n", s);
2666                 return -EINVAL;
2667         }
2668         return 0;
2669 }
2670
2671 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2672 {
2673         int ret;
2674
2675         if (!s)
2676                 return 0;
2677
2678         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2679         if (ret == 0)
2680                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2681
2682         return ret;
2683 }
2684 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2685
2686 /*
2687  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2688  */
2689 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2690                 void __user *buffer, size_t *length,
2691                 loff_t *ppos)
2692 {
2693         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2694         int ret;
2695         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2696
2697         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2698         if (write)
2699                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2700         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2701         if (ret)
2702                 goto out;
2703         if (write) {
2704                 int oldval = user_zonelist_order;
2705                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2706                         /*
2707                          * bogus value.  restore saved string
2708                          */
2709                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2710                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2711                         user_zonelist_order = oldval;
2712                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2713                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2714                         build_all_zonelists(NULL);
2715                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2716                 }
2717         }
2718 out:
2719         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2720         return ret;
2721 }
2722
2723
2724 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2725 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2726
2727 /**
2728  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2729  * @node: node whose fallback list we're appending
2730  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2731  *
2732  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2733  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2734  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2735  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2736  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2737  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2738  * on them otherwise.
2739  * It returns -1 if no node is found.
2740  */
2741 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2742 {
2743         int n, val;
2744         int min_val = INT_MAX;
2745         int best_node = -1;
2746         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2747
2748         /* Use the local node if we haven't already */
2749         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2750                 node_set(node, *used_node_mask);
2751                 return node;
2752         }
2753
2754         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2755
2756                 /* Don't want a node to appear more than once */
2757                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2758                         continue;
2759
2760                 /* Use the distance array to find the distance */
2761                 val = node_distance(node, n);
2762
2763                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2764                 val += (n < node);
2765
2766                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2767                 tmp = cpumask_of_node(n);
2768                 if (!cpumask_empty(tmp))
2769                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2770
2771                 /* Slight preference for less loaded node */
2772                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2773                 val += node_load[n];
2774
2775                 if (val < min_val) {
2776                         min_val = val;
2777                         best_node = n;
2778                 }
2779         }
2780
2781         if (best_node >= 0)
2782                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2783
2784         return best_node;
2785 }
2786
2787
2788 /*
2789  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2790  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2791  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2792  */
2793 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2794 {
2795         int j;
2796         struct zonelist *zonelist;
2797
2798         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2799         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2800                 ;
2801         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2802                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2803         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2804         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2805 }
2806
2807 /*
2808  * Build gfp_thisnode zonelists
2809  */
2810 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2811 {
2812         int j;
2813         struct zonelist *zonelist;
2814
2815         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2816         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2817         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2818         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2819 }
2820
2821 /*
2822  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2823  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2824  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2825  * may still exist in local DMA zone.
2826  */
2827 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2828
2829 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2830 {
2831         int pos, j, node;
2832         int zone_type;          /* needs to be signed */
2833         struct zone *z;
2834         struct zonelist *zonelist;
2835
2836         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2837         pos = 0;
2838         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2839                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2840                         node = node_order[j];
2841                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2842                         if (populated_zone(z)) {
2843                                 zoneref_set_zone(z,
2844                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2845                                 check_highest_zone(zone_type);
2846                         }
2847                 }
2848         }
2849         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2850         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2851 }
2852
2853 static int default_zonelist_order(void)
2854 {
2855         int nid, zone_type;
2856         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2857         struct zone *z;
2858         int average_size;
2859         /*
2860          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2861          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2862          * into OOM very easily.
2863          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2864          */
2865         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2866         low_kmem_size = 0;
2867         total_size = 0;
2868         for_each_online_node(nid) {
2869                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2870                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2871                         if (populated_zone(z)) {
2872                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2873                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2874                                 total_size += z->present_pages;
2875                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2876                                 /*
2877                                  * If any node has only lowmem, then node order
2878                                  * is preferred to allow kernel allocations
2879                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2880                                  * on other nodes when there is an abundance of
2881                                  * lowmem available to allocate from.
2882                                  */
2883                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2884                         }
2885                 }
2886         }
2887         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2888             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2889                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2890         /*
2891          * look into each node's config.
2892          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2893          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2894          */
2895         average_size = total_size /
2896                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2897         for_each_online_node(nid) {
2898                 low_kmem_size = 0;
2899                 total_size = 0;
2900                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2901                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2902                         if (populated_zone(z)) {
2903                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2904                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2905                                 total_size += z->present_pages;
2906                         }
2907                 }
2908                 if (low_kmem_size &&
2909                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2910                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2911                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2912         }
2913         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2914 }
2915
2916 static void set_zonelist_order(void)
2917 {
2918         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2919                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2920         else
2921                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2922 }
2923
2924 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2925 {
2926         int j, node, load;
2927         enum zone_type i;
2928         nodemask_t used_mask;
2929         int local_node, prev_node;
2930         struct zonelist *zonelist;
2931         int order = current_zonelist_order;
2932
2933         /* initialize zonelists */
2934         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2935                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2936                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2937                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2938         }
2939
2940         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2941         local_node = pgdat->node_id;
2942         load = nr_online_nodes;
2943         prev_node = local_node;
2944         nodes_clear(used_mask);
2945
2946         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2947         j = 0;
2948
2949         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2950                 int distance = node_distance(local_node, node);
2951
2952                 /*
2953                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2954                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2955                  */
2956                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2957                         zone_reclaim_mode = 1;
2958
2959                 /*
2960                  * We don't want to pressure a particular node.
2961                  * So adding penalty to the first node in same
2962                  * distance group to make it round-robin.
2963                  */
2964                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2965                         node_load[node] = load;
2966
2967                 prev_node = node;
2968                 load--;
2969                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2970                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2971                 else
2972                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2973         }
2974
2975         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2976                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2977                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2978         }
2979
2980         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2981 }
2982
2983 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2984 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2985 {
2986         struct zonelist *zonelist;
2987         struct zonelist_cache *zlc;
2988         struct zoneref *z;
2989
2990         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2991         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2992         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2993         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2994                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2995 }
2996
2997 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
2998 /*
2999  * Return node id of node used for "local" allocations.
3000  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3001  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3002  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3003  */
3004 int local_memory_node(int node)
3005 {
3006         struct zone *zone;
3007
3008         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3009                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3010                                    NULL,
3011                                    &zone);
3012         return zone->node;
3013 }
3014 #endif
3015
3016 #else   /* CONFIG_NUMA */
3017
3018 static void set_zonelist_order(void)
3019 {
3020         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3021 }
3022
3023 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3024 {
3025         int node, local_node;
3026         enum zone_type j;
3027         struct zonelist *zonelist;
3028
3029         local_node = pgdat->node_id;
3030
3031         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3032         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3033
3034         /*
3035          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3036          * of all the other nodes.
3037          * We don't want to pressure a particular node, so when
3038          * building the zones for node N, we make sure that the
3039          * zones coming right after the local ones are those from
3040          * node N+1 (modulo N)
3041          */
3042         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3043                 if (!node_online(node))
3044                         continue;
3045                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3046                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3047         }
3048         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3049                 if (!node_online(node))
3050                         continue;
3051                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3052                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3053         }
3054
3055         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3056         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3057 }
3058
3059 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3060 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3061 {
3062         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3063 }
3064
3065 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3066
3067 /*
3068  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3069  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3070  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3071  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3072  * with interrupts disabled.
3073  *
3074  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3075  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3076  * hotplugged processors.
3077  *
3078  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3079  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3080  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3081  */
3082 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3083 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3084 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3085
3086 /*
3087  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3088  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3089  */
3090 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3091
3092 /* return values int ....just for stop_machine() */
3093 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3094 {
3095         int nid;
3096         int cpu;
3097
3098 #ifdef CONFIG_NUMA
3099         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3100 #endif
3101         for_each_online_node(nid) {
3102                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3103
3104                 build_zonelists(pgdat);
3105                 build_zonelist_cache(pgdat);
3106         }
3107
3108         /*
3109          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3110          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3111          * each zone will be allocated later when the per cpu
3112          * allocator is available.
3113          *
3114          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3115          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3116          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3117          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3118          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3119          * (a chicken-egg dilemma).
3120          */
3121         for_each_possible_cpu(cpu) {
3122                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3123
3124 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3125                 /*
3126                  * We now know the "local memory node" for each node--
3127                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3128                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3129                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3130                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3131                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3132                  */
3133                 if (cpu_online(cpu))
3134                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3135 #endif
3136         }
3137
3138         return 0;
3139 }
3140
3141 /*
3142  * Called with zonelists_mutex held always
3143  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3144  */
3145 void build_all_zonelists(void *data)
3146 {
3147         set_zonelist_order();
3148
3149         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3150                 __build_all_zonelists(NULL);
3151                 mminit_verify_zonelist();
3152                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3153         } else {
3154                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3155                    of zonelist */
3156 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3157                 if (data)
3158                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3159 #endif
3160                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3161                 /* cpuset refresh routine should be here */
3162         }
3163         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3164         /*
3165          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3166          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3167          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3168          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3169          * disabled and enable it later
3170          */
3171         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3172                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3173         else
3174                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3175
3176         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3177                 "Total pages: %ld\n",
3178                         nr_online_nodes,
3179                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3180                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3181                         vm_total_pages);
3182 #ifdef CONFIG_NUMA
3183         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3184 #endif
3185 }
3186
3187 /*
3188  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3189  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3190  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3191  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3192  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3193  * conservative, even though it seems large.
3194  *
3195  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3196  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3197  */
3198 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3199
3200 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3201 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3202 {
3203         unsigned long size = 1;
3204
3205         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3206
3207         while (size < pages)
3208                 size <<= 1;
3209
3210         /*
3211          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3212          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3213          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3214          */
3215         size = min(size, 4096UL);
3216
3217         return max(size, 4UL);
3218 }
3219 #else
3220 /*
3221  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3222  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3223  *
3224  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3225  *
3226  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3227  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3228  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3229  *
3230  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3231  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3232  *
3233  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3234  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3235  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3236  */
3237 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3238 {
3239         return 4096UL;
3240 }
3241 #endif
3242
3243 /*
3244  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3245  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3246  * hash function before the remainder is taken.
3247  */
3248 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3249 {
3250         return ffz(~size);
3251 }
3252
3253 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3254
3255 /*
3256  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3257  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3258  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3259  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3260  * blocks as reclaim kicks in
3261  */
3262 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3263 {
3264         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3265         struct page *page;
3266         unsigned long block_migratetype;
3267         int reserve;
3268
3269         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3270         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3271         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3272         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3273                                                         pageblock_order;
3274
3275         /*
3276          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3277          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3278          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3279          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3280          * future allocation of hugepages at runtime.
3281          */
3282         reserve = min(2, reserve);
3283
3284         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3285                 if (!pfn_valid(pfn))
3286                         continue;
3287                 page = pfn_to_page(pfn);
3288
3289                 /* Watch out for overlapping nodes */
3290                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3291                         continue;
3292
3293                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3294                 if (PageReserved(page))
3295                         continue;
3296
3297                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3298
3299                 /* If this block is reserved, account for it */
3300                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3301                         reserve--;
3302                         continue;
3303                 }
3304
3305                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3306                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3307                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3308                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3309                         reserve--;
3310                         continue;
3311                 }
3312
3313                 /*
3314                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3315                  * take it back
3316                  */
3317                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3318                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3319                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3320                 }
3321         }
3322 }
3323
3324 /*
3325  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3326  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3327  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3328  */
3329 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3330                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3331 {
3332         struct page *page;
3333         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3334         unsigned long pfn;
3335         struct zone *z;
3336
3337         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3338                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3339
3340         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3341         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3342                 /*
3343                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3344                  * handed to this function.  They do not
3345                  * exist on hotplugged memory.
3346                  */
3347                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3348                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3349                                 continue;
3350                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3351                                 continue;
3352                 }
3353                 page = pfn_to_page(pfn);
3354                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3355                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3356                 init_page_count(page);
3357                 reset_page_mapcount(page);
3358                 SetPageReserved(page);
3359                 /*
3360                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3361                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3362                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3363                  * the address space during boot when many long-lived
3364                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3365                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3366                  * setup_zone_migrate_reserve()
3367                  *
3368                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3369                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3370                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3371                  * pfn out of zone.
3372                  */
3373                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3374                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3375                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3376                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3377
3378                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3379 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3380                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3381                 if (!is_highmem_idx(zone))
3382                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3383 #endif
3384         }
3385 }
3386
3387 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3388 {
3389         int order, t;
3390         for_each_migratetype_order(order, t) {
3391                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3392                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3393         }
3394 }
3395
3396 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3397 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3398         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3399 #endif
3400
3401 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3402 {
3403 #ifdef CONFIG_MMU
3404         int batch;
3405
3406         /*
3407          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3408          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3409          *
3410          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3411          */
3412         batch = zone->present_pages / 1024;
3413         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3414                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3415         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3416         if (batch < 1)
3417                 batch = 1;
3418
3419         /*
3420          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3421          * of 2 value was found to be more likely to have
3422          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3423          *
3424          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3425          * batches of pages, one task can end up with a lot
3426          * of pages of one half of the possible page colors
3427          * and the other with pages of the other colors.
3428          */
3429         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3430
3431         return batch;
3432
3433 #else
3434         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3435          * conditions.
3436          *
3437          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3438          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3439          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3440          *
3441          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3442          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3443          * can be a significant delay between the individual batches being
3444          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3445          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3446          */
3447         return 0;
3448 #endif
3449 }
3450
3451 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3452 {
3453         struct per_cpu_pages *pcp;
3454         int migratetype;
3455
3456         memset(p, 0, sizeof(*p));
3457
3458         pcp = &p->pcp;
3459         pcp->count = 0;
3460         pcp->high = 6 * batch;
3461         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3462         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3463                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3464 }
3465
3466 /*
3467  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3468  * to the value high for the pageset p.
3469  */
3470
3471 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3472                                 unsigned long high)
3473 {
3474         struct per_cpu_pages *pcp;
3475
3476         pcp = &p->pcp;
3477         pcp->high = high;
3478         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3479         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3480                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3481 }
3482
3483 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3484 {
3485         int cpu;
3486
3487         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3488
3489         for_each_possible_cpu(cpu) {
3490                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3491
3492                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3493
3494                 if (percpu_pagelist_fraction)
3495                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3496                                 (zone->present_pages /
3497                                         percpu_pagelist_fraction));
3498         }
3499 }
3500
3501 /*
3502  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3503  * Before this call only boot pagesets were available.
3504  */
3505 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3506 {
3507         struct zone *zone;
3508
3509         for_each_populated_zone(zone)
3510                 setup_zone_pageset(zone);
3511 }
3512
3513 static noinline __init_refok
3514 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3515 {
3516         int i;
3517         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3518         size_t alloc_size;
3519
3520         /*
3521          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3522          * per zone.
3523          */
3524         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3525                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3526         zone->wait_table_bits =
3527                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3528         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3529                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3530
3531         if (!slab_is_available()) {
3532                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3533                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3534         } else {
3535                 /*
3536                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3537                  * via memory hot-add.
3538                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3539                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3540                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3541                  * node itself as well.
3542                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3543                  * necessary.
3544                  */
3545                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3546         }
3547         if (!zone->wait_table)
3548                 return -ENOMEM;
3549
3550         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3551                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3552
3553         return 0;
3554 }
3555
3556 static int __zone_pcp_update(void *data)
3557 {
3558         struct zone *zone = data;
3559         int cpu;
3560         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3561
3562         for_each_possible_cpu(cpu) {
3563                 struct per_cpu_pageset *pset;
3564                 struct per_cpu_pages *pcp;
3565
3566                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3567                 pcp = &pset->pcp;
3568
3569                 local_irq_save(flags);
3570                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3571                 setup_pageset(pset, batch);
3572                 local_irq_restore(flags);
3573         }
3574         return 0;
3575 }
3576
3577 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3578 {
3579         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3580 }
3581
3582 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3583 {
3584         /*
3585          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3586          * relies on the ability of the linker to provide the
3587          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3588          */
3589         zone->pageset = &boot_pageset;
3590
3591         if (zone->present_pages)
3592                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3593                         zone->name, zone->present_pages,
3594                                          zone_batchsize(zone));
3595 }
3596
3597 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3598                                         unsigned long zone_start_pfn,
3599                                         unsigned long size,
3600                                         enum memmap_context context)
3601 {
3602         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3603         int ret;
3604         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3605         if (ret)
3606                 return ret;
3607         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3608
3609         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3610
3611         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3612                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3613                         pgdat->node_id,
3614                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3615                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3616
3617         zone_init_free_lists(zone);
3618
3619         return 0;
3620 }
3621
3622 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3623 /*
3624  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3625  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3626  */
3627 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3628 {
3629         int i;
3630
3631         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3632                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3633                         return i;
3634
3635         return -1;
3636 }
3637
3638 /*
3639  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3640  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3641  */
3642 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3643 {
3644         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3645                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3646                         return index;
3647
3648         return -1;
3649 }
3650
3651 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3652 /*
3653  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3654  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3655  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3656  * alternative
3657  */
3658 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3659 {
3660         int i;
3661
3662         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3663                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3664                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3665
3666                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3667                         return early_node_map[i].nid;
3668         }
3669         /* This is a memory hole */
3670         return -1;
3671 }
3672 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3673
3674 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3675 {
3676         int nid;
3677
3678         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3679         if (nid >= 0)
3680                 return nid;
3681         /* just returns 0 */
3682         return 0;
3683 }
3684
3685 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3686 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3687 {
3688         int nid;
3689
3690         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3691         if (nid >= 0 && nid != node)
3692                 return false;
3693         return true;
3694 }
3695 #endif
3696
3697 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3698 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3699         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3700                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3701
3702 /**
3703  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3704  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3705  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3706  *
3707  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3708  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3709  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3710  */
3711 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3712                                                 unsigned long max_low_pfn)
3713 {
3714         int i;
3715
3716         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3717                 unsigned long size_pages = 0;
3718                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3719
3720                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3721                         continue;
3722
3723                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3724                         end_pfn = max_low_pfn;
3725
3726                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3727                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3728                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3729                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3730         }
3731 }
3732
3733 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3734 /*
3735  * Basic iterator support. Return the last range of PFNs for a node
3736  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns last region regardless of node
3737  */
3738 static int __meminit last_active_region_index_in_nid(int nid)
3739 {
3740         int i;
3741
3742         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i >= 0; i--)
3743                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3744                         return i;
3745
3746         return -1;
3747 }
3748
3749 /*
3750  * Basic iterator support. Return the previous active range of PFNs for a node
3751  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3752  */
3753 static int __meminit previous_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3754 {
3755         for (index = index - 1; index >= 0; index--)
3756                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3757                         return index;
3758
3759         return -1;
3760 }
3761
3762 #define for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) \
3763         for (i = last_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3764                                 i = previous_active_region_index_in_nid(i, nid))
3765
3766 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3767                                         u64 goal, u64 limit)
3768 {
3769         int i;
3770
3771         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3772         for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) {
3773                 u64 addr;
3774                 u64 ei_start, ei_last;
3775                 u64 final_start, final_end;
3776
3777                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3778                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3779                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3780                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3781
3782                 final_start = max(ei_start, goal);
3783                 final_end = min(ei_last, limit);
3784
3785                 if (final_start >= final_end)
3786                         continue;
3787
3788                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3789
3790                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3791                         continue;
3792
3793                 return addr;
3794         }
3795
3796         return MEMBLOCK_ERROR;
3797 }
3798 #endif
3799
3800 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3801                                    int nr_range, int nid)
3802 {
3803         int i;
3804         u64 start, end;
3805
3806         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3807         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3808                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3809                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3810                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3811         }
3812         return nr_range;
3813 }
3814
3815 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3816 {
3817         int i;
3818         int ret;
3819
3820         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3821                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3822                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3823                 if (ret)
3824                         break;
3825         }
3826 }
3827 /**
3828  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3829  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3830  *
3831  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3832  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3833  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3834  */
3835 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3836 {
3837         int i;
3838
3839         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3840                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3841                                 early_node_map[i].start_pfn,
3842                                 early_node_map[i].end_pfn);
3843 }
3844
3845 /**
3846  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3847  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3848  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3849  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3850  *
3851  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3852  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3853  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3854  * PFNs will be 0.
3855  */
3856 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3857                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3858 {
3859         int i;
3860         *start_pfn = -1UL;
3861         *end_pfn = 0;
3862
3863         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3864                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3865                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3866         }
3867
3868         if (*start_pfn == -1UL)
3869                 *start_pfn = 0;
3870 }
3871
3872 /*
3873  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3874  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3875  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3876  */
3877 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3878 {
3879         int zone_index;
3880         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3881                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3882                         continue;
3883
3884                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3885                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3886                         break;
3887         }
3888
3889         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3890         movable_zone = zone_index;
3891 }
3892
3893 /*
3894  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3895  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3896  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3897  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3898  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3899  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3900  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3901  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3902  */
3903 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3904                                         unsigned long zone_type,
3905                                         unsigned long node_start_pfn,
3906                                         unsigned long node_end_pfn,
3907                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3908                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3909 {
3910         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3911         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3912                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3913                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3914                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3915                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3916                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3917
3918                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3919                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3920                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3921                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3922
3923                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3924                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3925                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3926         }
3927 }
3928
3929 /*
3930  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3931  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3932  */
3933 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3934                                         unsigned long zone_type,
3935                                         unsigned long *ignored)
3936 {
3937         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3938         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3939
3940         /* Get the start and end of the node and zone */
3941         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3942         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3943         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3944         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3945                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3946                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3947
3948         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3949         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3950                 return 0;
3951
3952         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3953         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3954         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3955
3956         /* Return the spanned pages */
3957         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3958 }
3959
3960 /*
3961  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3962  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3963  */
3964 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3965                                 unsigned long range_start_pfn,
3966                                 unsigned long range_end_pfn)
3967 {
3968         int i = 0;
3969         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3970         unsigned long start_pfn;
3971
3972         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3973         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3974         if (i == -1)
3975                 return 0;
3976
3977         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3978
3979         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3980         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3981                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3982
3983         /* Find all holes for the zone within the node */
3984         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3985
3986                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3987                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3988                         break;
3989
3990                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3991                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3992                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3993
3994                 /* Update the hole size cound and move on */
3995                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3996                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3997                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3998                 }
3999                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4000         }
4001
4002         /* Account for ranges past physical memory on this node */
4003         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
4004                 hole_pages += range_end_pfn -
4005                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
4006
4007         return hole_pages;
4008 }
4009
4010 /**
4011  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4012  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4013  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4014  *
4015  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4016  */
4017 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4018                                                         unsigned long end_pfn)
4019 {
4020         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4021 }
4022
4023 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4024 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4025                                         unsigned long zone_type,
4026                                         unsigned long *ignored)
4027 {
4028         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4029         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4030
4031         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4032         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
4033                                                         node_start_pfn);
4034         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
4035                                                         node_end_pfn);
4036
4037         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4038                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4039                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4040         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4041 }
4042
4043 #else
4044 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4045                                         unsigned long zone_type,
4046                                         unsigned long *zones_size)
4047 {
4048         return zones_size[zone_type];
4049 }
4050
4051 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4052                                                 unsigned long zone_type,
4053                                                 unsigned long *zholes_size)
4054 {
4055         if (!zholes_size)
4056                 return 0;
4057
4058         return zholes_size[zone_type];
4059 }
4060
4061 #endif
4062
4063 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4064                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4065 {
4066         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4067         enum zone_type i;
4068
4069         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4070                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4071                                                                 zones_size);
4072         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4073
4074         realtotalpages = totalpages;
4075         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4076                 realtotalpages -=
4077                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4078                                                                 zholes_size);
4079         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4080         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4081                                                         realtotalpages);
4082 }
4083
4084 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4085 /*
4086  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4087  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4088  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4089  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4090  * bytes.
4091  */
4092 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4093 {
4094         unsigned long usemapsize;
4095
4096         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4097         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4098         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4099         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4100
4101         return usemapsize / 8;
4102 }
4103
4104 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4105                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4106 {
4107         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4108         zone->pageblock_flags = NULL;
4109         if (usemapsize)
4110                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
4111 }
4112 #else
4113 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4114                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4115 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4116
4117 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4118
4119 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4120 static inline int pageblock_default_order(void)
4121 {
4122         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4123                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4124
4125         return MAX_ORDER-1;
4126 }
4127
4128 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4129 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4130 {
4131         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4132         if (pageblock_order)
4133                 return;
4134
4135         /*
4136          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4137          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4138          */
4139         pageblock_order = order;
4140 }
4141 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4142
4143 /*
4144  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4145  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4146  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4147  * pageblock_order based on the kernel config
4148  */
4149 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4150 {
4151         return MAX_ORDER-1;
4152 }
4153 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4154
4155 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4156
4157 /*
4158  * Set up the zone data structures:
4159  *   - mark all pages reserved
4160  *   - mark all memory queues empty
4161  *   - clear the memory bitmaps
4162  */
4163 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4164                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4165 {
4166         enum zone_type j;
4167         int nid = pgdat->node_id;
4168         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4169         int ret;
4170
4171         pgdat_resize_init(pgdat);
4172         pgdat->nr_zones = 0;
4173         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4174         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4175         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4176         
4177         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4178                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4179                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4180                 enum lru_list l;
4181
4182                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4183                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4184                                                                 zholes_size);
4185
4186                 /*
4187                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4188                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4189                  * and per-cpu initialisations
4190                  */
4191                 memmap_pages =
4192                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4193                 if (realsize >= memmap_pages) {
4194                         realsize -= memmap_pages;
4195                         if (memmap_pages)
4196                                 printk(KERN_DEBUG
4197                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4198                                        zone_names[j], memmap_pages);
4199                 } else
4200                         printk(KERN_WARNING
4201                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4202                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4203
4204                 /* Account for reserved pages */
4205                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4206                         realsize -= dma_reserve;
4207                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4208                                         zone_names[0], dma_reserve);
4209                 }
4210
4211                 if (!is_highmem_idx(j))
4212                         nr_kernel_pages += realsize;
4213                 nr_all_pages += realsize;
4214
4215                 zone->spanned_pages = size;
4216                 zone->present_pages = realsize;
4217 #ifdef CONFIG_NUMA
4218                 zone->node = nid;
4219                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4220                                                 / 100;
4221                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4222 #endif
4223                 zone->name = zone_names[j];
4224                 spin_lock_init(&zone->lock);
4225                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4226                 zone_seqlock_init(zone);
4227                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4228
4229                 zone_pcp_init(zone);
4230                 for_each_lru(l) {
4231                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4232                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4233                 }
4234                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4235                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4236                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4237                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4238                 zap_zone_vm_stats(zone);
4239                 zone->flags = 0;
4240                 if (!size)
4241                         continue;
4242
4243                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4244                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4245                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4246                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4247                 BUG_ON(ret);
4248                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4249                 zone_start_pfn += size;
4250         }
4251 }
4252
4253 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4254 {
4255         /* Skip empty nodes */
4256         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4257                 return;
4258
4259 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4260         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4261         if (!pgdat->node_mem_map) {
4262                 unsigned long size, start, end;
4263                 struct page *map;
4264
4265                 /*
4266                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4267                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4268                  * for the buddy allocator to function correctly.
4269                  */
4270                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4271                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4272                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4273                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4274                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4275                 if (!map)
4276                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
4277                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4278         }
4279 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4280         /*
4281          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4282          */
4283         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4284                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4285 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4286                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4287                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4288 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4289         }
4290 #endif
4291 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4292 }
4293
4294 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4295                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4296 {
4297         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4298
4299         pgdat->node_id = nid;
4300         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4301         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4302
4303         alloc_node_mem_map(pgdat);
4304 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4305         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4306                 nid, (unsigned long)pgdat,
4307                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4308 #endif
4309
4310         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4311 }
4312
4313 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4314
4315 #if MAX_NUMNODES > 1
4316 /*
4317  * Figure out the number of possible node ids.
4318  */
4319 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4320 {
4321         unsigned int node;
4322         unsigned int highest = 0;
4323
4324         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4325                 highest = node;
4326         nr_node_ids = highest + 1;
4327 }
4328 #else
4329 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4330 {
4331 }
4332 #endif
4333
4334 /**
4335  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4336  * @nid: The node ID the range resides on
4337  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4338  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4339  *
4340  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4341  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4342  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4343  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4344  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4345  */
4346 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4347                                                 unsigned long end_pfn)
4348 {
4349         int i;
4350
4351         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4352                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4353                         "%d entries of %d used\n",
4354                         nid, start_pfn, end_pfn,
4355                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4356
4357         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4358
4359         /* Merge with existing active regions if possible */
4360         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4361                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4362                         continue;
4363
4364                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4365                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4366                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4367                         return;
4368
4369                 /* Merge forward if suitable */
4370                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4371                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4372                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4373                         return;
4374                 }
4375
4376                 /* Merge backward if suitable */
4377                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4378                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4379                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4380                         return;
4381                 }
4382         }
4383
4384         /* Check that early_node_map is large enough */
4385         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4386                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4387                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4388                 return;
4389         }
4390
4391         early_node_map[i].nid = nid;
4392         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4393         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4394         nr_nodemap_entries = i + 1;
4395 }
4396
4397 /**
4398  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4399  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4400  * @start_pfn: The new PFN of the range
4401  * @end_pfn: The new PFN of the range
4402  *
4403  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4404  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4405  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4406  * range.
4407  */
4408 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4409                                 unsigned long end_pfn)
4410 {
4411         int i, j;
4412         int removed = 0;
4413
4414         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4415                           nid, start_pfn, end_pfn);
4416
4417         /* Find the old active region end and shrink */
4418         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4419                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4420                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4421                         /* clear it */
4422                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4423                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4424                         removed = 1;
4425                         continue;
4426                 }
4427                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4428                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4429                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4430                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4431                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4432                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4433                         continue;
4434                 }
4435                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4436                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4437                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4438                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4439                         continue;
4440                 }
4441         }
4442
4443         if (!removed)
4444                 return;
4445
4446         /* remove the blank ones */
4447         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4448                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4449                         continue;
4450                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4451                         continue;
4452                 /* we found it, get rid of it */
4453                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4454                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4455                                 sizeof(early_node_map[j]));
4456                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4457                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4458                 nr_nodemap_entries--;
4459         }
4460 }
4461
4462 /**
4463  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4464  *
4465  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4466  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4467  * all currently registered regions.
4468  */
4469 void __init remove_all_active_ranges(void)
4470 {
4471         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4472         nr_nodemap_entries = 0;
4473 }
4474
4475 /* Compare two active node_active_regions */
4476 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4477 {
4478         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4479         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4480
4481         /* Done this way to avoid overflows */
4482         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4483                 return 1;
4484         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4485                 return -1;
4486
4487         return 0;
4488 }
4489
4490 /* sort the node_map by start_pfn */
4491 void __init sort_node_map(void)
4492 {
4493         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4494                         sizeof(struct node_active_region),
4495                         cmp_node_active_region, NULL);
4496 }
4497
4498 /* Find the lowest pfn for a node */
4499 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4500 {
4501         int i;
4502         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4503
4504         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4505         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4506                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4507
4508         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4509                 printk(KERN_WARNING
4510                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4511                 return 0;
4512         }
4513
4514         return min_pfn;
4515 }
4516
4517 /**
4518  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4519  *
4520  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4521  * add_active_range().
4522  */
4523 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4524 {
4525         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4526 }
4527
4528 /*
4529  * early_calculate_totalpages()
4530  * Sum pages in active regions for movable zone.
4531  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4532  */
4533 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4534 {
4535         int i;
4536         unsigned long totalpages = 0;
4537
4538         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4539                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4540                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4541                 totalpages += pages;
4542                 if (pages)
4543                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4544         }
4545         return totalpages;
4546 }
4547
4548 /*
4549  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4550  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4551  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4552  * others
4553  */
4554 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4555 {
4556         int i, nid;
4557         unsigned long usable_startpfn;
4558         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4559         /* save the state before borrow the nodemask */
4560         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4561         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4562         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4563
4564         /*
4565          * If movablecore was specified, calculate what size of
4566          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4567          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4568          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4569          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4570          * what movablecore would have allowed.
4571          */
4572         if (required_movablecore) {
4573                 unsigned long corepages;
4574
4575                 /*
4576                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4577                  * was requested by the user
4578                  */
4579                 required_movablecore =
4580                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4581                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4582
4583                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4584         }
4585
4586         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4587         if (!required_kernelcore)
4588                 goto out;
4589
4590         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4591         find_usable_zone_for_movable();
4592         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4593
4594 restart:
4595         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4596         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4597         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4598                 /*
4599                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4600                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4601                  * amount of memory for the kernel
4602                  */
4603                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4604                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4605
4606                 /*
4607                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4608                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4609                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4610                  */
4611                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4612
4613                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4614                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4615                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4616                         unsigned long size_pages;
4617
4618                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4619                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4620                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4621                         if (start_pfn >= end_pfn)
4622                                 continue;
4623
4624                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4625                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4626                                 unsigned long kernel_pages;
4627                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4628                                                                 - start_pfn;
4629
4630                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4631                                                         kernelcore_remaining);
4632                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4633                                                         required_kernelcore);
4634
4635                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4636                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4637
4638                                         /*
4639                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4640                                          * that if we have to rebalance
4641                                          * kernelcore across nodes, we will
4642                                          * not double account here
4643                                          */
4644                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4645                                         continue;
4646                                 }
4647                                 start_pfn = usable_startpfn;
4648                         }
4649
4650                         /*
4651                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4652                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4653                          * number of pages used as kernelcore
4654                          */
4655                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4656                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4657                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4658                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4659
4660                         /*
4661                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4662                          * break if the kernelcore for this node has been
4663                          * satisified
4664                          */
4665                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4666                                                                 size_pages);
4667                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4668                         if (!kernelcore_remaining)
4669                                 break;
4670                 }
4671         }
4672
4673         /*
4674          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4675          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4676          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4677          * satisified
4678          */
4679         usable_nodes--;
4680         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4681                 goto restart;
4682
4683         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4684         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4685                 zone_movable_pfn[nid] =
4686                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4687
4688 out:
4689         /* restore the node_state */
4690         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4691 }
4692
4693 /* Any regular memory on that node ? */
4694 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4695 {
4696 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4697         enum zone_type zone_type;
4698
4699         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4700                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4701                 if (zone->present_pages)
4702                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4703         }
4704 #endif
4705 }
4706
4707 /**
4708  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4709  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4710  *
4711  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4712  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4713  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4714  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4715  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4716  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4717  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4718  * at arch_max_dma_pfn.
4719  */
4720 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4721 {
4722         unsigned long nid;
4723         int i;
4724
4725         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4726         sort_node_map();
4727
4728         /* Record where the zone boundaries are */
4729         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4730                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4731         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4732                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4733         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4734         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4735         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4736                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4737                         continue;
4738                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4739                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4740                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4741                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4742         }
4743         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4744         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4745
4746         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4747         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4748         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4749
4750         /* Print out the zone ranges */
4751         printk("Zone PFN ranges:\n");
4752         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4753                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4754                         continue;
4755                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4756                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4757                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4758                         printk("empty\n");
4759                 else
4760                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4761                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4762                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4763         }
4764
4765         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4766         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4767         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4768                 if (zone_movable_pfn[i])
4769                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4770         }
4771
4772         /* Print out the early_node_map[] */
4773         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4774         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4775                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4776                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4777                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4778
4779         /* Initialise every node */
4780         mminit_verify_pageflags_layout();
4781         setup_nr_node_ids();
4782         for_each_online_node(nid) {
4783                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4784                 free_area_init_node(nid, NULL,
4785                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4786
4787                 /* Any memory on that node */
4788                 if (pgdat->node_present_pages)
4789                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4790                 check_for_regular_memory(pgdat);
4791         }
4792 }
4793
4794 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4795 {
4796         unsigned long long coremem;
4797         if (!p)
4798                 return -EINVAL;
4799
4800         coremem = memparse(p, &p);
4801         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4802
4803         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4804         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4805
4806         return 0;
4807 }
4808
4809 /*
4810  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4811  * cannot be reclaimed or migrated.
4812  */
4813 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4814 {
4815         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4816 }
4817
4818 /*
4819  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4820  * can be reclaimed or migrated.
4821  */
4822 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4823 {
4824         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4825 }
4826
4827 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4828 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4829
4830 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4831
4832 /**
4833  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4834  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4835  *
4836  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4837  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4838  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4839  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4840  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4841  * smaller per-cpu batchsize.
4842  */
4843 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4844 {
4845         dma_reserve = new_dma_reserve;
4846 }
4847
4848 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4849 {
4850         free_area_init_node(0, zones_size,
4851                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4852 }
4853
4854 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4855                                  unsigned long action, void *hcpu)
4856 {
4857         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4858
4859         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4860                 drain_pages(cpu);
4861
4862                 /*
4863                  * Spill the event counters of the dead processor
4864                  * into the current processors event counters.
4865                  * This artificially elevates the count of the current
4866                  * processor.
4867                  */
4868                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4869
4870                 /*
4871                  * Zero the differential counters of the dead processor
4872                  * so that the vm statistics are consistent.
4873                  *
4874                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4875                  * race with what we are doing.
4876                  */
4877                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4878         }
4879         return NOTIFY_OK;
4880 }
4881
4882 void __init page_alloc_init(void)
4883 {
4884         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4885 }
4886
4887 /*
4888  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4889  *      or min_free_kbytes changes.
4890  */
4891 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4892 {
4893         struct pglist_data *pgdat;
4894         unsigned long reserve_pages = 0;
4895         enum zone_type i, j;
4896
4897         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4898                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4899                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4900                         unsigned long max = 0;
4901
4902                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4903                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4904                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4905                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4906                         }
4907
4908                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4909                         max += high_wmark_pages(zone);
4910
4911                         if (max > zone->present_pages)
4912                                 max = zone->present_pages;
4913                         reserve_pages += max;
4914                 }
4915         }
4916         totalreserve_pages = reserve_pages;
4917 }
4918
4919 /*
4920  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4921  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4922  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4923  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4924  */
4925 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4926 {
4927         struct pglist_data *pgdat;
4928         enum zone_type j, idx;
4929
4930         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4931                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4932                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4933                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4934
4935                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4936
4937                         idx = j;
4938                         while (idx) {
4939                                 struct zone *lower_zone;
4940
4941                                 idx--;
4942
4943                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4944                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4945
4946                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4947                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4948                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4949                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4950                         }
4951                 }
4952         }
4953
4954         /* update totalreserve_pages */
4955         calculate_totalreserve_pages();
4956 }
4957
4958 /**
4959  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4960  * or when memory is hot-{added|removed}
4961  *
4962  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4963  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4964  */
4965 void setup_per_zone_wmarks(void)
4966 {
4967         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4968         unsigned long lowmem_pages = 0;
4969         struct zone *zone;
4970         unsigned long flags;
4971
4972         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4973         for_each_zone(zone) {
4974                 if (!is_highmem(zone))
4975                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4976         }
4977
4978         for_each_zone(zone) {
4979                 u64 tmp;
4980
4981                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4982                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4983                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4984                 if (is_highmem(zone)) {
4985                         /*
4986                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4987                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4988                          * value here.
4989                          *
4990                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4991                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4992                          * not be capped for highmem.
4993                          */
4994                         int min_pages;
4995
4996                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4997                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4998                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4999                         if (min_pages > 128)
5000                                 min_pages = 128;
5001                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5002                 } else {
5003                         /*
5004                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5005                          * proportionate to the zone's size.
5006                          */
5007                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5008                 }
5009
5010                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5011                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5012                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5013                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5014         }
5015
5016         /* update totalreserve_pages */
5017         calculate_totalreserve_pages();
5018 }
5019
5020 /*
5021  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5022  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5023  * to be referenced again before it is swapped out.
5024  *
5025  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5026  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5027  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5028  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5029  *
5030  * total     target    max
5031  * memory    ratio     inactive anon
5032  * -------------------------------------
5033  *   10MB       1         5MB
5034  *  100MB       1        50MB
5035  *    1GB       3       250MB
5036  *   10GB      10       0.9GB
5037  *  100GB      31         3GB
5038  *    1TB     101        10GB
5039  *   10TB     320        32GB
5040  */
5041 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5042 {
5043         unsigned int gb, ratio;
5044
5045         /* Zone size in gigabytes */
5046         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5047         if (gb)
5048                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5049         else
5050                 ratio = 1;
5051
5052         zone->inactive_ratio = ratio;
5053 }
5054
5055 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5056 {
5057         struct zone *zone;
5058
5059         for_each_zone(zone)
5060                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5061 }
5062
5063 /*
5064  * Initialise min_free_kbytes.
5065  *
5066  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5067  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5068  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5069  *
5070  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5071  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5072  *
5073  * which yields
5074  *
5075  * 16MB:        512k
5076  * 32MB:        724k
5077  * 64MB:        1024k
5078  * 128MB:       1448k
5079  * 256MB:       2048k
5080  * 512MB:       2896k
5081  * 1024MB:      4096k
5082  * 2048MB:      5792k
5083  * 4096MB:      8192k
5084  * 8192MB:      11584k
5085  * 16384MB:     16384k
5086  */
5087 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
5088 {
5089         unsigned long lowmem_kbytes;
5090
5091         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5092
5093         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5094         if (min_free_kbytes < 128)
5095                 min_free_kbytes = 128;
5096         if (min_free_kbytes > 65536)
5097                 min_free_kbytes = 65536;
5098         setup_per_zone_wmarks();
5099         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5100         setup_per_zone_inactive_ratio();
5101         return 0;
5102 }
5103 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5104
5105 /*
5106  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5107  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5108  *      changes.
5109  */
5110 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5111         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5112 {
5113         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5114         if (write)
5115                 setup_per_zone_wmarks();
5116         return 0;
5117 }
5118
5119 #ifdef CONFIG_NUMA
5120 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5121         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5122 {
5123         struct zone *zone;
5124         int rc;
5125
5126         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5127         if (rc)
5128                 return rc;
5129
5130         for_each_zone(zone)
5131                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5132                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5133         return 0;
5134 }
5135
5136 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5137         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5138 {
5139         struct zone *zone;
5140         int rc;
5141
5142         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5143         if (rc)
5144                 return rc;
5145
5146         for_each_zone(zone)
5147                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5148                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5149         return 0;
5150 }
5151 #endif
5152
5153 /*
5154  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5155  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5156  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5157  *
5158  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5159  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5160  * if in function of the boot time zone sizes.
5161  */
5162 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5163         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5164 {
5165         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5166         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5167         return 0;
5168 }
5169
5170 /*
5171  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5172  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5173  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5174  */
5175
5176 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5177         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5178 {
5179         struct zone *zone;
5180         unsigned int cpu;
5181         int ret;
5182
5183         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5184         if (!write || (ret == -EINVAL))
5185                 return ret;
5186         for_each_populated_zone(zone) {
5187                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5188                         unsigned long  high;
5189                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5190                         setup_pagelist_highmark(
5191                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5192                 }
5193         }
5194         return 0;
5195 }
5196
5197 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5198
5199 #ifdef CONFIG_NUMA
5200 static int __init set_hashdist(char *str)
5201 {
5202         if (!str)
5203                 return 0;
5204         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5205         return 1;
5206 }
5207 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5208 #endif
5209
5210 /*
5211  * allocate a large system hash table from bootmem
5212  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5213  *   quantity of entries
5214  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5215  */
5216 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5217                                      unsigned long bucketsize,
5218                                      unsigned long numentries,
5219                                      int scale,
5220                                      int flags,
5221                                      unsigned int *_hash_shift,
5222                                      unsigned int *_hash_mask,
5223                                      unsigned long limit)
5224 {
5225         unsigned long long max = limit;
5226         unsigned long log2qty, size;
5227         void *table = NULL;
5228
5229         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5230         if (!numentries) {
5231                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5232                 numentries = nr_kernel_pages;
5233                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5234                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5235                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5236
5237                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5238                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5239                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5240                 else
5241                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5242
5243                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5244                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5245                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5246                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5247                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5248                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5249                                 BUG_ON(!numentries);
5250                         }
5251                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5252                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5253         }
5254         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5255
5256         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5257         if (max == 0) {
5258                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5259                 do_div(max, bucketsize);
5260         }
5261
5262         if (numentries > max)
5263                 numentries = max;
5264
5265         log2qty = ilog2(numentries);
5266
5267         do {
5268                 size = bucketsize << log2qty;
5269                 if (flags & HASH_EARLY)
5270                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5271                 else if (hashdist)
5272                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5273                 else {
5274                         /*
5275                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5276                          * some pages at the end of hash table which
5277                          * alloc_pages_exact() automatically does
5278                          */
5279                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5280                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5281                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5282                         }
5283                 }
5284         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5285
5286         if (!table)
5287                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5288
5289         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5290                tablename,
5291                (1UL << log2qty),
5292                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5293                size);
5294
5295         if (_hash_shift)
5296                 *_hash_shift = log2qty;
5297         if (_hash_mask)
5298                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5299
5300         return table;
5301 }
5302
5303 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5304 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5305                                                         unsigned long pfn)
5306 {
5307 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5308         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5309 #else
5310         return zone->pageblock_flags;
5311 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5312 }
5313
5314 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5315 {
5316 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5317         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5318         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5319 #else
5320         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5321         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5322 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5323 }
5324
5325 /**
5326  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5327  * @page: The page within the block of interest
5328  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5329  * @end_bitidx: The last bit of interest
5330  * returns pageblock_bits flags
5331  */
5332 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5333                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5334 {
5335         struct zone *zone;
5336         unsigned long *bitmap;
5337         unsigned long pfn, bitidx;
5338         unsigned long flags = 0;
5339         unsigned long value = 1;
5340
5341         zone = page_zone(page);
5342         pfn = page_to_pfn(page);
5343         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5344         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5345
5346         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5347                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5348                         flags |= value;
5349
5350         return flags;
5351 }
5352
5353 /**
5354  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5355  * @page: The page within the block of interest
5356  * @start_bitidx: The first bit of interest
5357  * @end_bitidx: The last bit of interest
5358  * @flags: The flags to set
5359  */
5360 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5361                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5362 {
5363         struct zone *zone;
5364         unsigned long *bitmap;
5365         unsigned long pfn, bitidx;
5366         unsigned long value = 1;
5367
5368         zone = page_zone(page);
5369         pfn = page_to_pfn(page);
5370         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5371         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5372         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5373         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5374
5375         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5376                 if (flags & value)
5377                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5378                 else
5379                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5380 }
5381
5382 /*
5383  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5384  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5385  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5386  */
5387
5388 static int
5389 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5390 {
5391         unsigned long pfn, iter, found;
5392         /*
5393          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5394          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5395          */
5396         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5397                 return true;
5398
5399         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5400                 return true;
5401
5402         pfn = page_to_pfn(page);
5403         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5404                 unsigned long check = pfn + iter;
5405
5406                 if (!pfn_valid_within(check))
5407                         continue;
5408
5409                 page = pfn_to_page(check);
5410                 if (!page_count(page)) {
5411                         if (PageBuddy(page))
5412                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5413                         continue;
5414                 }
5415                 if (!PageLRU(page))
5416                         found++;
5417                 /*
5418                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5419                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5420                  * and it still to be fixed.
5421                  */
5422                 /*
5423                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5424                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5425                  *
5426                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5427                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5428                  * page at boot.
5429                  */
5430                 if (found > count)
5431                         return false;
5432         }
5433         return true;
5434 }
5435
5436 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5437 {
5438         struct zone *zone = page_zone(page);
5439         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5440 }
5441
5442 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5443 {
5444         struct zone *zone;
5445         unsigned long flags, pfn;
5446         struct memory_isolate_notify arg;
5447         int notifier_ret;
5448         int ret = -EBUSY;
5449         int zone_idx;
5450
5451         zone = page_zone(page);
5452         zone_idx = zone_idx(zone);
5453
5454         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5455
5456         pfn = page_to_pfn(page);
5457         arg.start_pfn = pfn;
5458         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5459         arg.pages_found = 0;
5460
5461         /*
5462          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5463          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5464          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5465          * number of pages in a range that are held by the balloon
5466          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5467          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5468          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5469          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5470          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5471          */
5472         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5473         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5474         if (notifier_ret)
5475                 goto out;
5476         /*
5477          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5478          * We just check MOVABLE pages.
5479          */
5480         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5481                 ret = 0;
5482
5483         /*
5484          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5485          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5486          */
5487
5488 out:
5489         if (!ret) {
5490                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5491                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5492         }
5493
5494         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5495         if (!ret)
5496                 drain_all_pages();
5497         return ret;
5498 }
5499
5500 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5501 {
5502         struct zone *zone;
5503         unsigned long flags;
5504         zone = page_zone(page);
5505         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5506         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5507                 goto out;
5508         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5509         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5510 out:
5511         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5512 }
5513
5514 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5515 /*
5516  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5517  */
5518 void
5519 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5520 {
5521         struct page *page;
5522         struct zone *zone;
5523         int order, i;
5524         unsigned long pfn;
5525         unsigned long flags;
5526         /* find the first valid pfn */
5527         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5528                 if (pfn_valid(pfn))
5529                         break;
5530         if (pfn == end_pfn)
5531                 return;
5532         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5533         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5534         pfn = start_pfn;
5535         while (pfn < end_pfn) {
5536                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5537                         pfn++;
5538                         continue;
5539                 }
5540                 page = pfn_to_page(pfn);
5541                 BUG_ON(page_count(page));
5542                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5543                 order = page_order(page);
5544 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5545                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5546                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5547 #endif
5548                 list_del(&page->lru);
5549                 rmv_page_order(page);
5550                 zone->free_area[order].nr_free--;
5551                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5552                                       - (1UL << order));
5553                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5554                         SetPageReserved((page+i));
5555                 pfn += (1 << order);
5556         }
5557         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5558 }
5559 #endif
5560
5561 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5562 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5563 {
5564         struct zone *zone = page_zone(page);
5565         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5566         unsigned long flags;
5567         int order;
5568
5569         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5570         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5571                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5572
5573                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5574                         break;
5575         }
5576         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5577
5578         return order < MAX_ORDER;
5579 }
5580 #endif
5581
5582 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5583         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5584         {1UL << PG_error,               "error"         },
5585         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5586         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5587         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5588         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5589         {1UL << PG_active,              "active"        },
5590         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5591         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5592         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5593         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5594         {1UL << PG_private,             "private"       },
5595         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5596         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5597 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5598         {1UL << PG_head,                "head"          },
5599         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5600 #else
5601         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5602 #endif
5603         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5604         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5605         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5606         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5607         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5608 #ifdef CONFIG_MMU
5609         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5610 #endif
5611 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5612         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5613 #endif
5614 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5615         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5616 #endif
5617         {-1UL,                          NULL            },
5618 };
5619
5620 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5621 {
5622         const char *delim = "";
5623         unsigned long mask;
5624         int i;
5625
5626         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5627
5628         /* remove zone id */
5629         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5630
5631         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5632
5633                 mask = pageflag_names[i].mask;
5634                 if ((flags & mask) != mask)
5635                         continue;
5636
5637                 flags &= ~mask;
5638                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5639                 delim = "|";
5640         }
5641
5642         /* check for left over flags */
5643         if (flags)
5644                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5645
5646         printk(")\n");
5647 }
5648
5649 void dump_page(struct page *page)
5650 {
5651         printk(KERN_ALERT
5652                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5653                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5654                 page->mapping, page->index);
5655         dump_page_flags(page->flags);
5656 }