mm: fix deferred congestion timeout if preferred zone is not allowed
[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                 __ClearPageBuddy(page);
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         __ClearPageBuddy(page);
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                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1092                 pcp->count = 0;
1093                 local_irq_restore(flags);
1094         }
1095 }
1096
1097 /*
1098  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1099  */
1100 void drain_local_pages(void *arg)
1101 {
1102         drain_pages(smp_processor_id());
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1107  */
1108 void drain_all_pages(void)
1109 {
1110         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1111 }
1112
1113 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1114
1115 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1116 {
1117         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1118         unsigned long flags;
1119         int order, t;
1120         struct list_head *curr;
1121
1122         if (!zone->spanned_pages)
1123                 return;
1124
1125         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1126
1127         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1128         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1129                 if (pfn_valid(pfn)) {
1130                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1131
1132                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1133                                 swsusp_unset_page_free(page);
1134                 }
1135
1136         for_each_migratetype_order(order, t) {
1137                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1138                         unsigned long i;
1139
1140                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1141                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1142                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1143                 }
1144         }
1145         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1146 }
1147 #endif /* CONFIG_PM */
1148
1149 /*
1150  * Free a 0-order page
1151  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1152  */
1153 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1154 {
1155         struct zone *zone = page_zone(page);
1156         struct per_cpu_pages *pcp;
1157         unsigned long flags;
1158         int migratetype;
1159         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1160
1161         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1162                 return;
1163
1164         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1165         set_page_private(page, migratetype);
1166         local_irq_save(flags);
1167         if (unlikely(wasMlocked))
1168                 free_page_mlock(page);
1169         __count_vm_event(PGFREE);
1170
1171         /*
1172          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1173          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1174          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1175          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1176          * excessively into the page allocator
1177          */
1178         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1179                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1180                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1181                         goto out;
1182                 }
1183                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1184         }
1185
1186         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1187         if (cold)
1188                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1189         else
1190                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1191         pcp->count++;
1192         if (pcp->count >= pcp->high) {
1193                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1194                 pcp->count -= pcp->batch;
1195         }
1196
1197 out:
1198         local_irq_restore(flags);
1199 }
1200
1201 /*
1202  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1203  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1204  * Each sub-page must be freed individually.
1205  *
1206  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1207  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1208  */
1209 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1210 {
1211         int i;
1212
1213         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1214         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1215
1216 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1217         /*
1218          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1219          * otherwise free the whole shadow.
1220          */
1221         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1222                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1223 #endif
1224
1225         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1226                 set_page_refcounted(page + i);
1227 }
1228
1229 /*
1230  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1231  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1232  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1233  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1234  * are enabled.
1235  *
1236  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1237  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1238  */
1239 int split_free_page(struct page *page)
1240 {
1241         unsigned int order;
1242         unsigned long watermark;
1243         struct zone *zone;
1244
1245         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1246
1247         zone = page_zone(page);
1248         order = page_order(page);
1249
1250         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1251         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1252         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1253                 return 0;
1254
1255         /* Remove page from free list */
1256         list_del(&page->lru);
1257         zone->free_area[order].nr_free--;
1258         rmv_page_order(page);
1259         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1260
1261         /* Split into individual pages */
1262         set_page_refcounted(page);
1263         split_page(page, order);
1264
1265         if (order >= pageblock_order - 1) {
1266                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1267                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1268                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1269         }
1270
1271         return 1 << order;
1272 }
1273
1274 /*
1275  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1276  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1277  * or two.
1278  */
1279 static inline
1280 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1281                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1282                         int migratetype)
1283 {
1284         unsigned long flags;
1285         struct page *page;
1286         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1287
1288 again:
1289         if (likely(order == 0)) {
1290                 struct per_cpu_pages *pcp;
1291                 struct list_head *list;
1292
1293                 local_irq_save(flags);
1294                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1295                 list = &pcp->lists[migratetype];
1296                 if (list_empty(list)) {
1297                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1298                                         pcp->batch, list,
1299                                         migratetype, cold);
1300                         if (unlikely(list_empty(list)))
1301                                 goto failed;
1302                 }
1303
1304                 if (cold)
1305                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1306                 else
1307                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1308
1309                 list_del(&page->lru);
1310                 pcp->count--;
1311         } else {
1312                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1313                         /*
1314                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1315                          *
1316                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1317                          * properly detect and handle allocation failures.
1318                          *
1319                          * We most definitely don't want callers attempting to
1320                          * allocate greater than order-1 page units with
1321                          * __GFP_NOFAIL.
1322                          */
1323                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1324                 }
1325                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1326                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1327                 spin_unlock(&zone->lock);
1328                 if (!page)
1329                         goto failed;
1330                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1331         }
1332
1333         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1334         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1335         local_irq_restore(flags);
1336
1337         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1338         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1339                 goto again;
1340         return page;
1341
1342 failed:
1343         local_irq_restore(flags);
1344         return NULL;
1345 }
1346
1347 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1348 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1349 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1350 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1351 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1352
1353 /* Mask to get the watermark bits */
1354 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1355
1356 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1357 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1358 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1359
1360 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1361
1362 static struct fail_page_alloc_attr {
1363         struct fault_attr attr;
1364
1365         u32 ignore_gfp_highmem;
1366         u32 ignore_gfp_wait;
1367         u32 min_order;
1368
1369 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1370
1371         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1372         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1373         struct dentry *min_order_file;
1374
1375 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1376
1377 } fail_page_alloc = {
1378         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1379         .ignore_gfp_wait = 1,
1380         .ignore_gfp_highmem = 1,
1381         .min_order = 1,
1382 };
1383
1384 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1385 {
1386         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1387 }
1388 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1389
1390 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1391 {
1392         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1393                 return 0;
1394         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1395                 return 0;
1396         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1397                 return 0;
1398         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1399                 return 0;
1400
1401         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1402 }
1403
1404 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1405
1406 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1407 {
1408         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1409         struct dentry *dir;
1410         int err;
1411
1412         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1413                                        "fail_page_alloc");
1414         if (err)
1415                 return err;
1416         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1417
1418         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1419                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1420                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1421
1422         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1423                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1424                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1425         fail_page_alloc.min_order_file =
1426                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1427                                    &fail_page_alloc.min_order);
1428
1429         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1430             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1431             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1432                 err = -ENOMEM;
1433                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1434                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1435                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1436                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1437         }
1438
1439         return err;
1440 }
1441
1442 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1443
1444 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1445
1446 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1447
1448 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1449 {
1450         return 0;
1451 }
1452
1453 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1454
1455 /*
1456  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1457  * of the allocation.
1458  */
1459 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1460                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1461 {
1462         /* free_pages my go negative - that's OK */
1463         long min = mark;
1464         int o;
1465
1466         free_pages -= (1 << order) + 1;
1467         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1468                 min -= min / 2;
1469         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1470                 min -= min / 4;
1471
1472         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1473                 return false;
1474         for (o = 0; o < order; o++) {
1475                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1476                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1477
1478                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1479                 min >>= 1;
1480
1481                 if (free_pages <= min)
1482                         return false;
1483         }
1484         return true;
1485 }
1486
1487 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1488                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1489 {
1490         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1491                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1492 }
1493
1494 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1495                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1496 {
1497         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1498
1499         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1500                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1501
1502         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1503                                                                 free_pages);
1504 }
1505
1506 #ifdef CONFIG_NUMA
1507 /*
1508  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1509  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1510  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1511  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1512  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1513  *
1514  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1515  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1516  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1517  *
1518  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1519  * nothing and returns NULL.
1520  *
1521  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1522  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1523  *
1524  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1525  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1526  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1527  * quickly as we can.
1528  */
1529 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1530 {
1531         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1532         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1533
1534         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1535         if (!zlc)
1536                 return NULL;
1537
1538         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1539                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1540                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1541         }
1542
1543         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1544                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1545                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1546         return allowednodes;
1547 }
1548
1549 /*
1550  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1551  * if it is worth looking at further for free memory:
1552  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1553  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1554  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1555  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1556  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1557  * else return false (zero) if it is not.
1558  *
1559  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1560  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1561  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1562  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1563  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1564  * into the second scan of the zonelist.
1565  *
1566  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1567  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1568  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1569  * unturned looking for a free page.
1570  */
1571 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1572                                                 nodemask_t *allowednodes)
1573 {
1574         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1575         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1576         int n;                          /* node that zone *z is on */
1577
1578         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1579         if (!zlc)
1580                 return 1;
1581
1582         i = z - zonelist->_zonerefs;
1583         n = zlc->z_to_n[i];
1584
1585         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1586         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1587 }
1588
1589 /*
1590  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1591  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1592  * from that zone don't waste time re-examining it.
1593  */
1594 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1595 {
1596         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1597         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1598
1599         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1600         if (!zlc)
1601                 return;
1602
1603         i = z - zonelist->_zonerefs;
1604
1605         set_bit(i, zlc->fullzones);
1606 }
1607
1608 #else   /* CONFIG_NUMA */
1609
1610 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1611 {
1612         return NULL;
1613 }
1614
1615 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1616                                 nodemask_t *allowednodes)
1617 {
1618         return 1;
1619 }
1620
1621 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1622 {
1623 }
1624 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1625
1626 /*
1627  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1628  * a page.
1629  */
1630 static struct page *
1631 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1632                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1633                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1634 {
1635         struct zoneref *z;
1636         struct page *page = NULL;
1637         int classzone_idx;
1638         struct zone *zone;
1639         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1640         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1641         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1642
1643         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1644 zonelist_scan:
1645         /*
1646          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1647          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1648          */
1649         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1650                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1651                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1652                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1653                                 continue;
1654                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1655                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1656                                 goto try_next_zone;
1657
1658                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1659                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1660                         unsigned long mark;
1661                         int ret;
1662
1663                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1664                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1665                                     classzone_idx, alloc_flags))
1666                                 goto try_this_zone;
1667
1668                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1669                                 goto this_zone_full;
1670
1671                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1672                         switch (ret) {
1673                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1674                                 /* did not scan */
1675                                 goto try_next_zone;
1676                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1677                                 /* scanned but unreclaimable */
1678                                 goto this_zone_full;
1679                         default:
1680                                 /* did we reclaim enough */
1681                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1682                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1683                                         goto this_zone_full;
1684                         }
1685                 }
1686
1687 try_this_zone:
1688                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1689                                                 gfp_mask, migratetype);
1690                 if (page)
1691                         break;
1692 this_zone_full:
1693                 if (NUMA_BUILD)
1694                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1695 try_next_zone:
1696                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1697                         /*
1698                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1699                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1700                          */
1701                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1702                         zlc_active = 1;
1703                         did_zlc_setup = 1;
1704                 }
1705         }
1706
1707         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1708                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1709                 zlc_active = 0;
1710                 goto zonelist_scan;
1711         }
1712         return page;
1713 }
1714
1715 static inline int
1716 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1717                                 unsigned long pages_reclaimed)
1718 {
1719         /* Do not loop if specifically requested */
1720         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1721                 return 0;
1722
1723         /*
1724          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1725          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1726          * implementations.
1727          */
1728         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1729                 return 1;
1730
1731         /*
1732          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1733          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1734          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1735          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1736          * allocation still fails, we stop retrying.
1737          */
1738         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1739                 return 1;
1740
1741         /*
1742          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1743          * explicitly requests that.
1744          */
1745         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1746                 return 1;
1747
1748         return 0;
1749 }
1750
1751 static inline struct page *
1752 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1753         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1754         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1755         int migratetype)
1756 {
1757         struct page *page;
1758
1759         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1760         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1761                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1762                 return NULL;
1763         }
1764
1765         /*
1766          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1767          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1768          * we're still under heavy pressure.
1769          */
1770         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1771                 order, zonelist, high_zoneidx,
1772                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1773                 preferred_zone, migratetype);
1774         if (page)
1775                 goto out;
1776
1777         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1778                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1779                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1780                         goto out;
1781                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1782                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1783                         goto out;
1784                 /*
1785                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1786                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1787                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1788                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1789                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1790                  */
1791                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1792                         goto out;
1793         }
1794         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1795         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1796
1797 out:
1798         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1799         return page;
1800 }
1801
1802 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1803 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1804 static struct page *
1805 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1806         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1807         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1808         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1809         bool sync_migration)
1810 {
1811         struct page *page;
1812
1813         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1814                 return NULL;
1815
1816         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1817         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1818                                                 nodemask, sync_migration);
1819         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1820         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1821
1822                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1823                 drain_pages(get_cpu());
1824                 put_cpu();
1825
1826                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1827                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1828                                 alloc_flags, preferred_zone,
1829                                 migratetype);
1830                 if (page) {
1831                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1832                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1833                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1834                         return page;
1835                 }
1836
1837                 /*
1838                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1839                  * The most likely reason is that pages exist,
1840                  * but not enough to satisfy watermarks.
1841                  */
1842                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1843                 defer_compaction(preferred_zone);
1844
1845                 cond_resched();
1846         }
1847
1848         return NULL;
1849 }
1850 #else
1851 static inline struct page *
1852 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1853         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1854         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1855         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1856         bool sync_migration)
1857 {
1858         return NULL;
1859 }
1860 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1861
1862 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1863 static inline struct page *
1864 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1865         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1866         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1867         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1868 {
1869         struct page *page = NULL;
1870         struct reclaim_state reclaim_state;
1871         bool drained = false;
1872
1873         cond_resched();
1874
1875         /* We now go into synchronous reclaim */
1876         cpuset_memory_pressure_bump();
1877         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1878         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1879         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1880         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1881
1882         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1883
1884         current->reclaim_state = NULL;
1885         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1886         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1887
1888         cond_resched();
1889
1890         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1891                 return NULL;
1892
1893 retry:
1894         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1895                                         zonelist, high_zoneidx,
1896                                         alloc_flags, preferred_zone,
1897                                         migratetype);
1898
1899         /*
1900          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1901          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1902          */
1903         if (!page && !drained) {
1904                 drain_all_pages();
1905                 drained = true;
1906                 goto retry;
1907         }
1908
1909         return page;
1910 }
1911
1912 /*
1913  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1914  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1915  */
1916 static inline struct page *
1917 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1918         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1919         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1920         int migratetype)
1921 {
1922         struct page *page;
1923
1924         do {
1925                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1926                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1927                         preferred_zone, migratetype);
1928
1929                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1930                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1931         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1932
1933         return page;
1934 }
1935
1936 static inline
1937 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1938                                                 enum zone_type high_zoneidx,
1939                                                 enum zone_type classzone_idx)
1940 {
1941         struct zoneref *z;
1942         struct zone *zone;
1943
1944         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1945                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
1946 }
1947
1948 static inline int
1949 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1950 {
1951         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1952         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1953
1954         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1955         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
1956
1957         /*
1958          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1959          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1960          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1961          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1962          */
1963         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1964
1965         if (!wait) {
1966                 /*
1967                  * Not worth trying to allocate harder for
1968                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
1969                  */
1970                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
1971                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1972                 /*
1973                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1974                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1975                  */
1976                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1977         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
1978                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1979
1980         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1981                 if (!in_interrupt() &&
1982                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
1983                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1984                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1985         }
1986
1987         return alloc_flags;
1988 }
1989
1990 static inline struct page *
1991 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1992         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1993         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1994         int migratetype)
1995 {
1996         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1997         struct page *page = NULL;
1998         int alloc_flags;
1999         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2000         unsigned long did_some_progress;
2001         bool sync_migration = false;
2002
2003         /*
2004          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2005          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2006          * be using allocators in order of preference for an area that is
2007          * too large.
2008          */
2009         if (order >= MAX_ORDER) {
2010                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2011                 return NULL;
2012         }
2013
2014         /*
2015          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2016          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2017          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2018          * using a larger set of nodes after it has established that the
2019          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2020          * over allocated.
2021          */
2022         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2023                 goto nopage;
2024
2025 restart:
2026         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2027                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2028                                                 zone_idx(preferred_zone));
2029
2030         /*
2031          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2032          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2033          * to how we want to proceed.
2034          */
2035         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2036
2037         /*
2038          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2039          * cpusets.
2040          */
2041         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2042                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2043                                         &preferred_zone);
2044
2045         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2046         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2047                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2048                         preferred_zone, migratetype);
2049         if (page)
2050                 goto got_pg;
2051
2052 rebalance:
2053         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2054         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2055                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2056                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2057                                 preferred_zone, migratetype);
2058                 if (page)
2059                         goto got_pg;
2060         }
2061
2062         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2063         if (!wait)
2064                 goto nopage;
2065
2066         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2067         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2068                 goto nopage;
2069
2070         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2071         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2072                 goto nopage;
2073
2074         /*
2075          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2076          * attempts after direct reclaim are synchronous
2077          */
2078         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2079                                         zonelist, high_zoneidx,
2080                                         nodemask,
2081                                         alloc_flags, preferred_zone,
2082                                         migratetype, &did_some_progress,
2083                                         sync_migration);
2084         if (page)
2085                 goto got_pg;
2086         sync_migration = true;
2087
2088         /* Try direct reclaim and then allocating */
2089         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2090                                         zonelist, high_zoneidx,
2091                                         nodemask,
2092                                         alloc_flags, preferred_zone,
2093                                         migratetype, &did_some_progress);
2094         if (page)
2095                 goto got_pg;
2096
2097         /*
2098          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2099          * running out of options and have to consider going OOM
2100          */
2101         if (!did_some_progress) {
2102                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2103                         if (oom_killer_disabled)
2104                                 goto nopage;
2105                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2106                                         zonelist, high_zoneidx,
2107                                         nodemask, preferred_zone,
2108                                         migratetype);
2109                         if (page)
2110                                 goto got_pg;
2111
2112                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2113                                 /*
2114                                  * The oom killer is not called for high-order
2115                                  * allocations that may fail, so if no progress
2116                                  * is being made, there are no other options and
2117                                  * retrying is unlikely to help.
2118                                  */
2119                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2120                                         goto nopage;
2121                                 /*
2122                                  * The oom killer is not called for lowmem
2123                                  * allocations to prevent needlessly killing
2124                                  * innocent tasks.
2125                                  */
2126                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2127                                         goto nopage;
2128                         }
2129
2130                         goto restart;
2131                 }
2132         }
2133
2134         /* Check if we should retry the allocation */
2135         pages_reclaimed += did_some_progress;
2136         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2137                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2138                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2139                 goto rebalance;
2140         } else {
2141                 /*
2142                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2143                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2144                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2145                  */
2146                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2147                                         zonelist, high_zoneidx,
2148                                         nodemask,
2149                                         alloc_flags, preferred_zone,
2150                                         migratetype, &did_some_progress,
2151                                         sync_migration);
2152                 if (page)
2153                         goto got_pg;
2154         }
2155
2156 nopage:
2157         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2158                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
2159                         " order:%d, mode:0x%x\n",
2160                         current->comm, order, gfp_mask);
2161                 dump_stack();
2162                 show_mem();
2163         }
2164         return page;
2165 got_pg:
2166         if (kmemcheck_enabled)
2167                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2168         return page;
2169
2170 }
2171
2172 /*
2173  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2174  */
2175 struct page *
2176 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2177                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2178 {
2179         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2180         struct zone *preferred_zone;
2181         struct page *page;
2182         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2183
2184         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2185
2186         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2187
2188         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2189
2190         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2191                 return NULL;
2192
2193         /*
2194          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2195          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2196          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2197          */
2198         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2199                 return NULL;
2200
2201         get_mems_allowed();
2202         /* The preferred zone is used for statistics later */
2203         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2204                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2205                                 &preferred_zone);
2206         if (!preferred_zone) {
2207                 put_mems_allowed();
2208                 return NULL;
2209         }
2210
2211         /* First allocation attempt */
2212         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2213                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2214                         preferred_zone, migratetype);
2215         if (unlikely(!page))
2216                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2217                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2218                                 preferred_zone, migratetype);
2219         put_mems_allowed();
2220
2221         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2222         return page;
2223 }
2224 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2225
2226 /*
2227  * Common helper functions.
2228  */
2229 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2230 {
2231         struct page *page;
2232
2233         /*
2234          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2235          * a highmem page
2236          */
2237         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2238
2239         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2240         if (!page)
2241                 return 0;
2242         return (unsigned long) page_address(page);
2243 }
2244 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2245
2246 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2247 {
2248         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2249 }
2250 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2251
2252 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2253 {
2254         int i = pagevec_count(pvec);
2255
2256         while (--i >= 0) {
2257                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2258                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2259         }
2260 }
2261
2262 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2263 {
2264         if (put_page_testzero(page)) {
2265                 if (order == 0)
2266                         free_hot_cold_page(page, 0);
2267                 else
2268                         __free_pages_ok(page, order);
2269         }
2270 }
2271
2272 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2273
2274 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2275 {
2276         if (addr != 0) {
2277                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2278                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2279         }
2280 }
2281
2282 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2283
2284 /**
2285  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2286  * @size: the number of bytes to allocate
2287  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2288  *
2289  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2290  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2291  * allocate memory in power-of-two pages.
2292  *
2293  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2294  *
2295  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2296  */
2297 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2298 {
2299         unsigned int order = get_order(size);
2300         unsigned long addr;
2301
2302         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2303         if (addr) {
2304                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2305                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2306
2307                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2308                 while (used < alloc_end) {
2309                         free_page(used);
2310                         used += PAGE_SIZE;
2311                 }
2312         }
2313
2314         return (void *)addr;
2315 }
2316 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2317
2318 /**
2319  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2320  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2321  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2322  *
2323  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2324  */
2325 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2326 {
2327         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2328         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2329
2330         while (addr < end) {
2331                 free_page(addr);
2332                 addr += PAGE_SIZE;
2333         }
2334 }
2335 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2336
2337 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2338 {
2339         struct zoneref *z;
2340         struct zone *zone;
2341
2342         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2343         unsigned int sum = 0;
2344
2345         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2346
2347         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2348                 unsigned long size = zone->present_pages;
2349                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2350                 if (size > high)
2351                         sum += size - high;
2352         }
2353
2354         return sum;
2355 }
2356
2357 /*
2358  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2359  */
2360 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2361 {
2362         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2363 }
2364 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2365
2366 /*
2367  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2368  */
2369 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2370 {
2371         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2372 }
2373
2374 static inline void show_node(struct zone *zone)
2375 {
2376         if (NUMA_BUILD)
2377                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2378 }
2379
2380 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2381 {
2382         val->totalram = totalram_pages;
2383         val->sharedram = 0;
2384         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2385         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2386         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2387         val->freehigh = nr_free_highpages();
2388         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2389 }
2390
2391 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2392
2393 #ifdef CONFIG_NUMA
2394 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2395 {
2396         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2397
2398         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2399         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2400 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2401         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2402         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2403                         NR_FREE_PAGES);
2404 #else
2405         val->totalhigh = 0;
2406         val->freehigh = 0;
2407 #endif
2408         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2409 }
2410 #endif
2411
2412 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2413
2414 /*
2415  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2416  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2417  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2418  */
2419 void show_free_areas(void)
2420 {
2421         int cpu;
2422         struct zone *zone;
2423
2424         for_each_populated_zone(zone) {
2425                 show_node(zone);
2426                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2427
2428                 for_each_online_cpu(cpu) {
2429                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2430
2431                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2432
2433                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2434                                cpu, pageset->pcp.high,
2435                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2436                 }
2437         }
2438
2439         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2440                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2441                 " unevictable:%lu"
2442                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2443                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2444                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2445                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2446                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2447                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2448                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2449                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2450                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2451                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2452                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2453                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2454                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2455                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2456                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2457                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2458                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2459                 global_page_state(NR_SHMEM),
2460                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2461                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2462
2463         for_each_populated_zone(zone) {
2464                 int i;
2465
2466                 show_node(zone);
2467                 printk("%s"
2468                         " free:%lukB"
2469                         " min:%lukB"
2470                         " low:%lukB"
2471                         " high:%lukB"
2472                         " active_anon:%lukB"
2473                         " inactive_anon:%lukB"
2474                         " active_file:%lukB"
2475                         " inactive_file:%lukB"
2476                         " unevictable:%lukB"
2477                         " isolated(anon):%lukB"
2478                         " isolated(file):%lukB"
2479                         " present:%lukB"
2480                         " mlocked:%lukB"
2481                         " dirty:%lukB"
2482                         " writeback:%lukB"
2483                         " mapped:%lukB"
2484                         " shmem:%lukB"
2485                         " slab_reclaimable:%lukB"
2486                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2487                         " kernel_stack:%lukB"
2488                         " pagetables:%lukB"
2489                         " unstable:%lukB"
2490                         " bounce:%lukB"
2491                         " writeback_tmp:%lukB"
2492                         " pages_scanned:%lu"
2493                         " all_unreclaimable? %s"
2494                         "\n",
2495                         zone->name,
2496                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2497                         K(min_wmark_pages(zone)),
2498                         K(low_wmark_pages(zone)),
2499                         K(high_wmark_pages(zone)),
2500                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2501                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2502                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2503                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2504                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2505                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2506                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2507                         K(zone->present_pages),
2508                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2509                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2510                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2511                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2512                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2513                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2514                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2515                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2516                                 THREAD_SIZE / 1024,
2517                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2518                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2519                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2520                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2521                         zone->pages_scanned,
2522                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2523                         );
2524                 printk("lowmem_reserve[]:");
2525                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2526                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2527                 printk("\n");
2528         }
2529
2530         for_each_populated_zone(zone) {
2531                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2532
2533                 show_node(zone);
2534                 printk("%s: ", zone->name);
2535
2536                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2537                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2538                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2539                         total += nr[order] << order;
2540                 }
2541                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2542                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2543                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2544                 printk("= %lukB\n", K(total));
2545         }
2546
2547         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2548
2549         show_swap_cache_info();
2550 }
2551
2552 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2553 {
2554         zoneref->zone = zone;
2555         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2556 }
2557
2558 /*
2559  * Builds allocation fallback zone lists.
2560  *
2561  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2562  */
2563 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2564                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2565 {
2566         struct zone *zone;
2567
2568         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2569         zone_type++;
2570
2571         do {
2572                 zone_type--;
2573                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2574                 if (populated_zone(zone)) {
2575                         zoneref_set_zone(zone,
2576                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2577                         check_highest_zone(zone_type);
2578                 }
2579
2580         } while (zone_type);
2581         return nr_zones;
2582 }
2583
2584
2585 /*
2586  *  zonelist_order:
2587  *  0 = automatic detection of better ordering.
2588  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2589  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2590  *
2591  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2592  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2593  */
2594 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2595 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2596 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2597
2598 /* zonelist order in the kernel.
2599  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2600  */
2601 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2602 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2603
2604
2605 #ifdef CONFIG_NUMA
2606 /* The value user specified ....changed by config */
2607 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2608 /* string for sysctl */
2609 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2610 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2611
2612 /*
2613  * interface for configure zonelist ordering.
2614  * command line option "numa_zonelist_order"
2615  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2616  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2617  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2618  */
2619
2620 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2621 {
2622         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2623                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2624         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2625                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2626         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2627                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2628         } else {
2629                 printk(KERN_WARNING
2630                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2631                         "%s\n", s);
2632                 return -EINVAL;
2633         }
2634         return 0;
2635 }
2636
2637 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2638 {
2639         int ret;
2640
2641         if (!s)
2642                 return 0;
2643
2644         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2645         if (ret == 0)
2646                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2647
2648         return ret;
2649 }
2650 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2651
2652 /*
2653  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2654  */
2655 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2656                 void __user *buffer, size_t *length,
2657                 loff_t *ppos)
2658 {
2659         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2660         int ret;
2661         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2662
2663         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2664         if (write)
2665                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2666         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2667         if (ret)
2668                 goto out;
2669         if (write) {
2670                 int oldval = user_zonelist_order;
2671                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2672                         /*
2673                          * bogus value.  restore saved string
2674                          */
2675                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2676                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2677                         user_zonelist_order = oldval;
2678                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2679                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2680                         build_all_zonelists(NULL);
2681                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2682                 }
2683         }
2684 out:
2685         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2686         return ret;
2687 }
2688
2689
2690 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2691 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2692
2693 /**
2694  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2695  * @node: node whose fallback list we're appending
2696  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2697  *
2698  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2699  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2700  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2701  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2702  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2703  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2704  * on them otherwise.
2705  * It returns -1 if no node is found.
2706  */
2707 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2708 {
2709         int n, val;
2710         int min_val = INT_MAX;
2711         int best_node = -1;
2712         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2713
2714         /* Use the local node if we haven't already */
2715         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2716                 node_set(node, *used_node_mask);
2717                 return node;
2718         }
2719
2720         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2721
2722                 /* Don't want a node to appear more than once */
2723                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2724                         continue;
2725
2726                 /* Use the distance array to find the distance */
2727                 val = node_distance(node, n);
2728
2729                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2730                 val += (n < node);
2731
2732                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2733                 tmp = cpumask_of_node(n);
2734                 if (!cpumask_empty(tmp))
2735                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2736
2737                 /* Slight preference for less loaded node */
2738                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2739                 val += node_load[n];
2740
2741                 if (val < min_val) {
2742                         min_val = val;
2743                         best_node = n;
2744                 }
2745         }
2746
2747         if (best_node >= 0)
2748                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2749
2750         return best_node;
2751 }
2752
2753
2754 /*
2755  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2756  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2757  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2758  */
2759 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2760 {
2761         int j;
2762         struct zonelist *zonelist;
2763
2764         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2765         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2766                 ;
2767         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2768                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2769         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2770         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2771 }
2772
2773 /*
2774  * Build gfp_thisnode zonelists
2775  */
2776 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2777 {
2778         int j;
2779         struct zonelist *zonelist;
2780
2781         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2782         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2783         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2784         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2785 }
2786
2787 /*
2788  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2789  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2790  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2791  * may still exist in local DMA zone.
2792  */
2793 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2794
2795 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2796 {
2797         int pos, j, node;
2798         int zone_type;          /* needs to be signed */
2799         struct zone *z;
2800         struct zonelist *zonelist;
2801
2802         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2803         pos = 0;
2804         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2805                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2806                         node = node_order[j];
2807                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2808                         if (populated_zone(z)) {
2809                                 zoneref_set_zone(z,
2810                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2811                                 check_highest_zone(zone_type);
2812                         }
2813                 }
2814         }
2815         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2816         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2817 }
2818
2819 static int default_zonelist_order(void)
2820 {
2821         int nid, zone_type;
2822         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2823         struct zone *z;
2824         int average_size;
2825         /*
2826          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2827          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2828          * into OOM very easily.
2829          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2830          */
2831         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2832         low_kmem_size = 0;
2833         total_size = 0;
2834         for_each_online_node(nid) {
2835                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2836                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2837                         if (populated_zone(z)) {
2838                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2839                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2840                                 total_size += z->present_pages;
2841                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2842                                 /*
2843                                  * If any node has only lowmem, then node order
2844                                  * is preferred to allow kernel allocations
2845                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2846                                  * on other nodes when there is an abundance of
2847                                  * lowmem available to allocate from.
2848                                  */
2849                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2850                         }
2851                 }
2852         }
2853         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2854             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2855                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2856         /*
2857          * look into each node's config.
2858          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2859          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2860          */
2861         average_size = total_size /
2862                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2863         for_each_online_node(nid) {
2864                 low_kmem_size = 0;
2865                 total_size = 0;
2866                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2867                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2868                         if (populated_zone(z)) {
2869                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2870                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2871                                 total_size += z->present_pages;
2872                         }
2873                 }
2874                 if (low_kmem_size &&
2875                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2876                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2877                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2878         }
2879         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2880 }
2881
2882 static void set_zonelist_order(void)
2883 {
2884         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2885                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2886         else
2887                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2888 }
2889
2890 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2891 {
2892         int j, node, load;
2893         enum zone_type i;
2894         nodemask_t used_mask;
2895         int local_node, prev_node;
2896         struct zonelist *zonelist;
2897         int order = current_zonelist_order;
2898
2899         /* initialize zonelists */
2900         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2901                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2902                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2903                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2904         }
2905
2906         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2907         local_node = pgdat->node_id;
2908         load = nr_online_nodes;
2909         prev_node = local_node;
2910         nodes_clear(used_mask);
2911
2912         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2913         j = 0;
2914
2915         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2916                 int distance = node_distance(local_node, node);
2917
2918                 /*
2919                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2920                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2921                  */
2922                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2923                         zone_reclaim_mode = 1;
2924
2925                 /*
2926                  * We don't want to pressure a particular node.
2927                  * So adding penalty to the first node in same
2928                  * distance group to make it round-robin.
2929                  */
2930                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2931                         node_load[node] = load;
2932
2933                 prev_node = node;
2934                 load--;
2935                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2936                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2937                 else
2938                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2939         }
2940
2941         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2942                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2943                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2944         }
2945
2946         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2947 }
2948
2949 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2950 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2951 {
2952         struct zonelist *zonelist;
2953         struct zonelist_cache *zlc;
2954         struct zoneref *z;
2955
2956         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2957         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2958         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2959         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2960                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2961 }
2962
2963 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
2964 /*
2965  * Return node id of node used for "local" allocations.
2966  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
2967  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
2968  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
2969  */
2970 int local_memory_node(int node)
2971 {
2972         struct zone *zone;
2973
2974         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
2975                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
2976                                    NULL,
2977                                    &zone);
2978         return zone->node;
2979 }
2980 #endif
2981
2982 #else   /* CONFIG_NUMA */
2983
2984 static void set_zonelist_order(void)
2985 {
2986         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2987 }
2988
2989 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2990 {
2991         int node, local_node;
2992         enum zone_type j;
2993         struct zonelist *zonelist;
2994
2995         local_node = pgdat->node_id;
2996
2997         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2998         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2999
3000         /*
3001          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3002          * of all the other nodes.
3003          * We don't want to pressure a particular node, so when
3004          * building the zones for node N, we make sure that the
3005          * zones coming right after the local ones are those from
3006          * node N+1 (modulo N)
3007          */
3008         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3009                 if (!node_online(node))
3010                         continue;
3011                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3012                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3013         }
3014         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3015                 if (!node_online(node))
3016                         continue;
3017                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3018                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3019         }
3020
3021         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3022         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3023 }
3024
3025 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3026 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3027 {
3028         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3029 }
3030
3031 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3032
3033 /*
3034  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3035  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3036  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3037  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3038  * with interrupts disabled.
3039  *
3040  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3041  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3042  * hotplugged processors.
3043  *
3044  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3045  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3046  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3047  */
3048 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3049 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3050 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3051
3052 /*
3053  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3054  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3055  */
3056 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3057
3058 /* return values int ....just for stop_machine() */
3059 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3060 {
3061         int nid;
3062         int cpu;
3063
3064 #ifdef CONFIG_NUMA
3065         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3066 #endif
3067         for_each_online_node(nid) {
3068                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3069
3070                 build_zonelists(pgdat);
3071                 build_zonelist_cache(pgdat);
3072         }
3073
3074         /*
3075          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3076          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3077          * each zone will be allocated later when the per cpu
3078          * allocator is available.
3079          *
3080          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3081          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3082          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3083          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3084          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3085          * (a chicken-egg dilemma).
3086          */
3087         for_each_possible_cpu(cpu) {
3088                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3089
3090 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3091                 /*
3092                  * We now know the "local memory node" for each node--
3093                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3094                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3095                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3096                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3097                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3098                  */
3099                 if (cpu_online(cpu))
3100                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3101 #endif
3102         }
3103
3104         return 0;
3105 }
3106
3107 /*
3108  * Called with zonelists_mutex held always
3109  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3110  */
3111 void build_all_zonelists(void *data)
3112 {
3113         set_zonelist_order();
3114
3115         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3116                 __build_all_zonelists(NULL);
3117                 mminit_verify_zonelist();
3118                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3119         } else {
3120                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3121                    of zonelist */
3122 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3123                 if (data)
3124                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3125 #endif
3126                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3127                 /* cpuset refresh routine should be here */
3128         }
3129         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3130         /*
3131          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3132          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3133          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3134          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3135          * disabled and enable it later
3136          */
3137         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3138                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3139         else
3140                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3141
3142         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3143                 "Total pages: %ld\n",
3144                         nr_online_nodes,
3145                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3146                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3147                         vm_total_pages);
3148 #ifdef CONFIG_NUMA
3149         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3150 #endif
3151 }
3152
3153 /*
3154  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3155  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3156  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3157  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3158  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3159  * conservative, even though it seems large.
3160  *
3161  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3162  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3163  */
3164 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3165
3166 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3167 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3168 {
3169         unsigned long size = 1;
3170
3171         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3172
3173         while (size < pages)
3174                 size <<= 1;
3175
3176         /*
3177          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3178          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3179          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3180          */
3181         size = min(size, 4096UL);
3182
3183         return max(size, 4UL);
3184 }
3185 #else
3186 /*
3187  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3188  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3189  *
3190  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3191  *
3192  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3193  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3194  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3195  *
3196  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3197  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3198  *
3199  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3200  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3201  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3202  */
3203 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3204 {
3205         return 4096UL;
3206 }
3207 #endif
3208
3209 /*
3210  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3211  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3212  * hash function before the remainder is taken.
3213  */
3214 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3215 {
3216         return ffz(~size);
3217 }
3218
3219 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3220
3221 /*
3222  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3223  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3224  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3225  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3226  * blocks as reclaim kicks in
3227  */
3228 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3229 {
3230         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3231         struct page *page;
3232         unsigned long block_migratetype;
3233         int reserve;
3234
3235         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3236         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3237         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3238         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3239                                                         pageblock_order;
3240
3241         /*
3242          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3243          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3244          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3245          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3246          * future allocation of hugepages at runtime.
3247          */
3248         reserve = min(2, reserve);
3249
3250         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3251                 if (!pfn_valid(pfn))
3252                         continue;
3253                 page = pfn_to_page(pfn);
3254
3255                 /* Watch out for overlapping nodes */
3256                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3257                         continue;
3258
3259                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3260                 if (PageReserved(page))
3261                         continue;
3262
3263                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3264
3265                 /* If this block is reserved, account for it */
3266                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3267                         reserve--;
3268                         continue;
3269                 }
3270
3271                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3272                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3273                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3274                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3275                         reserve--;
3276                         continue;
3277                 }
3278
3279                 /*
3280                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3281                  * take it back
3282                  */
3283                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3284                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3285                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3286                 }
3287         }
3288 }
3289
3290 /*
3291  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3292  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3293  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3294  */
3295 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3296                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3297 {
3298         struct page *page;
3299         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3300         unsigned long pfn;
3301         struct zone *z;
3302
3303         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3304                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3305
3306         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3307         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3308                 /*
3309                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3310                  * handed to this function.  They do not
3311                  * exist on hotplugged memory.
3312                  */
3313                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3314                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3315                                 continue;
3316                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3317                                 continue;
3318                 }
3319                 page = pfn_to_page(pfn);
3320                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3321                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3322                 init_page_count(page);
3323                 reset_page_mapcount(page);
3324                 SetPageReserved(page);
3325                 /*
3326                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3327                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3328                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3329                  * the address space during boot when many long-lived
3330                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3331                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3332                  * setup_zone_migrate_reserve()
3333                  *
3334                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3335                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3336                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3337                  * pfn out of zone.
3338                  */
3339                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3340                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3341                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3342                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3343
3344                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3345 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3346                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3347                 if (!is_highmem_idx(zone))
3348                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3349 #endif
3350         }
3351 }
3352
3353 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3354 {
3355         int order, t;
3356         for_each_migratetype_order(order, t) {
3357                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3358                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3359         }
3360 }
3361
3362 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3363 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3364         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3365 #endif
3366
3367 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3368 {
3369 #ifdef CONFIG_MMU
3370         int batch;
3371
3372         /*
3373          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3374          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3375          *
3376          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3377          */
3378         batch = zone->present_pages / 1024;
3379         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3380                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3381         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3382         if (batch < 1)
3383                 batch = 1;
3384
3385         /*
3386          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3387          * of 2 value was found to be more likely to have
3388          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3389          *
3390          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3391          * batches of pages, one task can end up with a lot
3392          * of pages of one half of the possible page colors
3393          * and the other with pages of the other colors.
3394          */
3395         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3396
3397         return batch;
3398
3399 #else
3400         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3401          * conditions.
3402          *
3403          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3404          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3405          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3406          *
3407          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3408          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3409          * can be a significant delay between the individual batches being
3410          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3411          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3412          */
3413         return 0;
3414 #endif
3415 }
3416
3417 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3418 {
3419         struct per_cpu_pages *pcp;
3420         int migratetype;
3421
3422         memset(p, 0, sizeof(*p));
3423
3424         pcp = &p->pcp;
3425         pcp->count = 0;
3426         pcp->high = 6 * batch;
3427         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3428         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3429                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3430 }
3431
3432 /*
3433  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3434  * to the value high for the pageset p.
3435  */
3436
3437 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3438                                 unsigned long high)
3439 {
3440         struct per_cpu_pages *pcp;
3441
3442         pcp = &p->pcp;
3443         pcp->high = high;
3444         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3445         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3446                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3447 }
3448
3449 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3450 {
3451         int cpu;
3452
3453         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3454
3455         for_each_possible_cpu(cpu) {
3456                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3457
3458                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3459
3460                 if (percpu_pagelist_fraction)
3461                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3462                                 (zone->present_pages /
3463                                         percpu_pagelist_fraction));
3464         }
3465 }
3466
3467 /*
3468  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3469  * Before this call only boot pagesets were available.
3470  */
3471 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3472 {
3473         struct zone *zone;
3474
3475         for_each_populated_zone(zone)
3476                 setup_zone_pageset(zone);
3477 }
3478
3479 static noinline __init_refok
3480 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3481 {
3482         int i;
3483         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3484         size_t alloc_size;
3485
3486         /*
3487          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3488          * per zone.
3489          */
3490         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3491                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3492         zone->wait_table_bits =
3493                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3494         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3495                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3496
3497         if (!slab_is_available()) {
3498                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3499                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3500         } else {
3501                 /*
3502                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3503                  * via memory hot-add.
3504                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3505                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3506                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3507                  * node itself as well.
3508                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3509                  * necessary.
3510                  */
3511                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3512         }
3513         if (!zone->wait_table)
3514                 return -ENOMEM;
3515
3516         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3517                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3518
3519         return 0;
3520 }
3521
3522 static int __zone_pcp_update(void *data)
3523 {
3524         struct zone *zone = data;
3525         int cpu;
3526         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3527
3528         for_each_possible_cpu(cpu) {
3529                 struct per_cpu_pageset *pset;
3530                 struct per_cpu_pages *pcp;
3531
3532                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3533                 pcp = &pset->pcp;
3534
3535                 local_irq_save(flags);
3536                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3537                 setup_pageset(pset, batch);
3538                 local_irq_restore(flags);
3539         }
3540         return 0;
3541 }
3542
3543 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3544 {
3545         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3546 }
3547
3548 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3549 {
3550         /*
3551          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3552          * relies on the ability of the linker to provide the
3553          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3554          */
3555         zone->pageset = &boot_pageset;
3556
3557         if (zone->present_pages)
3558                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3559                         zone->name, zone->present_pages,
3560                                          zone_batchsize(zone));
3561 }
3562
3563 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3564                                         unsigned long zone_start_pfn,
3565                                         unsigned long size,
3566                                         enum memmap_context context)
3567 {
3568         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3569         int ret;
3570         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3571         if (ret)
3572                 return ret;
3573         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3574
3575         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3576
3577         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3578                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3579                         pgdat->node_id,
3580                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3581                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3582
3583         zone_init_free_lists(zone);
3584
3585         return 0;
3586 }
3587
3588 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3589 /*
3590  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3591  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3592  */
3593 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3594 {
3595         int i;
3596
3597         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3598                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3599                         return i;
3600
3601         return -1;
3602 }
3603
3604 /*
3605  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3606  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3607  */
3608 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3609 {
3610         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3611                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3612                         return index;
3613
3614         return -1;
3615 }
3616
3617 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3618 /*
3619  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3620  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3621  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3622  * alternative
3623  */
3624 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3625 {
3626         int i;
3627
3628         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3629                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3630                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3631
3632                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3633                         return early_node_map[i].nid;
3634         }
3635         /* This is a memory hole */
3636         return -1;
3637 }
3638 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3639
3640 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3641 {
3642         int nid;
3643
3644         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3645         if (nid >= 0)
3646                 return nid;
3647         /* just returns 0 */
3648         return 0;
3649 }
3650
3651 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3652 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3653 {
3654         int nid;
3655
3656         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3657         if (nid >= 0 && nid != node)
3658                 return false;
3659         return true;
3660 }
3661 #endif
3662
3663 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3664 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3665         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3666                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3667
3668 /**
3669  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3670  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3671  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3672  *
3673  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3674  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3675  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3676  */
3677 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3678                                                 unsigned long max_low_pfn)
3679 {
3680         int i;
3681
3682         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3683                 unsigned long size_pages = 0;
3684                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3685
3686                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3687                         continue;
3688
3689                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3690                         end_pfn = max_low_pfn;
3691
3692                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3693                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3694                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3695                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3696         }
3697 }
3698
3699 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3700 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3701                                         u64 goal, u64 limit)
3702 {
3703         int i;
3704
3705         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3706         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3707                 u64 addr;
3708                 u64 ei_start, ei_last;
3709                 u64 final_start, final_end;
3710
3711                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3712                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3713                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3714                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3715
3716                 final_start = max(ei_start, goal);
3717                 final_end = min(ei_last, limit);
3718
3719                 if (final_start >= final_end)
3720                         continue;
3721
3722                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3723
3724                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3725                         continue;
3726
3727                 return addr;
3728         }
3729
3730         return MEMBLOCK_ERROR;
3731 }
3732 #endif
3733
3734 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3735                                    int nr_range, int nid)
3736 {
3737         int i;
3738         u64 start, end;
3739
3740         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3741         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3742                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3743                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3744                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3745         }
3746         return nr_range;
3747 }
3748
3749 #ifdef CONFIG_NO_BOOTMEM
3750 void * __init __alloc_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3751                                         u64 goal, u64 limit)
3752 {
3753         void *ptr;
3754         u64 addr;
3755
3756         if (limit > memblock.current_limit)
3757                 limit = memblock.current_limit;
3758
3759         addr = find_memory_core_early(nid, size, align, goal, limit);
3760
3761         if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3762                 return NULL;
3763
3764         ptr = phys_to_virt(addr);
3765         memset(ptr, 0, size);
3766         memblock_x86_reserve_range(addr, addr + size, "BOOTMEM");
3767         /*
3768          * The min_count is set to 0 so that bootmem allocated blocks
3769          * are never reported as leaks.
3770          */
3771         kmemleak_alloc(ptr, size, 0, 0);
3772         return ptr;
3773 }
3774 #endif
3775
3776
3777 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3778 {
3779         int i;
3780         int ret;
3781
3782         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3783                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3784                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3785                 if (ret)
3786                         break;
3787         }
3788 }
3789 /**
3790  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3791  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3792  *
3793  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3794  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3795  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3796  */
3797 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3798 {
3799         int i;
3800
3801         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3802                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3803                                 early_node_map[i].start_pfn,
3804                                 early_node_map[i].end_pfn);
3805 }
3806
3807 /**
3808  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3809  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3810  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3811  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3812  *
3813  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3814  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3815  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3816  * PFNs will be 0.
3817  */
3818 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3819                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3820 {
3821         int i;
3822         *start_pfn = -1UL;
3823         *end_pfn = 0;
3824
3825         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3826                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3827                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3828         }
3829
3830         if (*start_pfn == -1UL)
3831                 *start_pfn = 0;
3832 }
3833
3834 /*
3835  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3836  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3837  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3838  */
3839 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3840 {
3841         int zone_index;
3842         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3843                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3844                         continue;
3845
3846                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3847                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3848                         break;
3849         }
3850
3851         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3852         movable_zone = zone_index;
3853 }
3854
3855 /*
3856  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3857  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3858  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3859  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3860  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3861  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3862  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3863  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3864  */
3865 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3866                                         unsigned long zone_type,
3867                                         unsigned long node_start_pfn,
3868                                         unsigned long node_end_pfn,
3869                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3870                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3871 {
3872         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3873         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3874                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3875                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3876                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3877                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3878                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3879
3880                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3881                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3882                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3883                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3884
3885                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3886                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3887                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3888         }
3889 }
3890
3891 /*
3892  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3893  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3894  */
3895 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3896                                         unsigned long zone_type,
3897                                         unsigned long *ignored)
3898 {
3899         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3900         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3901
3902         /* Get the start and end of the node and zone */
3903         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3904         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
3905         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
3906         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
3907                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
3908                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
3909
3910         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
3911         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
3912                 return 0;
3913
3914         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
3915         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
3916         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
3917
3918         /* Return the spanned pages */
3919         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
3920 }
3921
3922 /*
3923  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
3924  * then all holes in the requested range will be accounted for.
3925  */
3926 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
3927                                 unsigned long range_start_pfn,
3928                                 unsigned long range_end_pfn)
3929 {
3930         int i = 0;
3931         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
3932         unsigned long start_pfn;
3933
3934         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
3935         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
3936         if (i == -1)
3937                 return 0;
3938
3939         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3940
3941         /* Account for ranges before physical memory on this node */
3942         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
3943                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
3944
3945         /* Find all holes for the zone within the node */
3946         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
3947
3948                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
3949                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
3950                         break;
3951
3952                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
3953                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
3954                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
3955
3956                 /* Update the hole size cound and move on */
3957                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
3958                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
3959                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
3960                 }
3961                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3962         }
3963
3964         /* Account for ranges past physical memory on this node */
3965         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
3966                 hole_pages += range_end_pfn -
3967                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
3968
3969         return hole_pages;
3970 }
3971
3972 /**
3973  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
3974  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
3975  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
3976  *
3977  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
3978  */
3979 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
3980                                                         unsigned long end_pfn)
3981 {
3982         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
3983 }
3984
3985 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
3986 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
3987                                         unsigned long zone_type,
3988                                         unsigned long *ignored)
3989 {
3990         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
3991         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
3992
3993         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
3994         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
3995                                                         node_start_pfn);
3996         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
3997                                                         node_end_pfn);
3998
3999         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4000                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4001                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4002         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4003 }
4004
4005 #else
4006 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4007                                         unsigned long zone_type,
4008                                         unsigned long *zones_size)
4009 {
4010         return zones_size[zone_type];
4011 }
4012
4013 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4014                                                 unsigned long zone_type,
4015                                                 unsigned long *zholes_size)
4016 {
4017         if (!zholes_size)
4018                 return 0;
4019
4020         return zholes_size[zone_type];
4021 }
4022
4023 #endif
4024
4025 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4026                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4027 {
4028         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4029         enum zone_type i;
4030
4031         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4032                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4033                                                                 zones_size);
4034         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4035
4036         realtotalpages = totalpages;
4037         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4038                 realtotalpages -=
4039                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4040                                                                 zholes_size);
4041         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4042         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4043                                                         realtotalpages);
4044 }
4045
4046 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4047 /*
4048  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4049  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4050  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4051  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4052  * bytes.
4053  */
4054 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4055 {
4056         unsigned long usemapsize;
4057
4058         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4059         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4060         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4061         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4062
4063         return usemapsize / 8;
4064 }
4065
4066 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4067                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4068 {
4069         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4070         zone->pageblock_flags = NULL;
4071         if (usemapsize)
4072                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node(pgdat, usemapsize);
4073 }
4074 #else
4075 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4076                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4077 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4078
4079 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4080
4081 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4082 static inline int pageblock_default_order(void)
4083 {
4084         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4085                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4086
4087         return MAX_ORDER-1;
4088 }
4089
4090 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4091 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4092 {
4093         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4094         if (pageblock_order)
4095                 return;
4096
4097         /*
4098          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4099          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4100          */
4101         pageblock_order = order;
4102 }
4103 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4104
4105 /*
4106  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4107  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4108  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4109  * pageblock_order based on the kernel config
4110  */
4111 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4112 {
4113         return MAX_ORDER-1;
4114 }
4115 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4116
4117 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4118
4119 /*
4120  * Set up the zone data structures:
4121  *   - mark all pages reserved
4122  *   - mark all memory queues empty
4123  *   - clear the memory bitmaps
4124  */
4125 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4126                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4127 {
4128         enum zone_type j;
4129         int nid = pgdat->node_id;
4130         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4131         int ret;
4132
4133         pgdat_resize_init(pgdat);
4134         pgdat->nr_zones = 0;
4135         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4136         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4137         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4138         
4139         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4140                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4141                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4142                 enum lru_list l;
4143
4144                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4145                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4146                                                                 zholes_size);
4147
4148                 /*
4149                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4150                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4151                  * and per-cpu initialisations
4152                  */
4153                 memmap_pages =
4154                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4155                 if (realsize >= memmap_pages) {
4156                         realsize -= memmap_pages;
4157                         if (memmap_pages)
4158                                 printk(KERN_DEBUG
4159                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4160                                        zone_names[j], memmap_pages);
4161                 } else
4162                         printk(KERN_WARNING
4163                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4164                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4165
4166                 /* Account for reserved pages */
4167                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4168                         realsize -= dma_reserve;
4169                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4170                                         zone_names[0], dma_reserve);
4171                 }
4172
4173                 if (!is_highmem_idx(j))
4174                         nr_kernel_pages += realsize;
4175                 nr_all_pages += realsize;
4176
4177                 zone->spanned_pages = size;
4178                 zone->present_pages = realsize;
4179 #ifdef CONFIG_NUMA
4180                 zone->node = nid;
4181                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4182                                                 / 100;
4183                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4184 #endif
4185                 zone->name = zone_names[j];
4186                 spin_lock_init(&zone->lock);
4187                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4188                 zone_seqlock_init(zone);
4189                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4190
4191                 zone_pcp_init(zone);
4192                 for_each_lru(l) {
4193                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4194                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4195                 }
4196                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4197                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4198                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4199                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4200                 zap_zone_vm_stats(zone);
4201                 zone->flags = 0;
4202                 if (!size)
4203                         continue;
4204
4205                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4206                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4207                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4208                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4209                 BUG_ON(ret);
4210                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4211                 zone_start_pfn += size;
4212         }
4213 }
4214
4215 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4216 {
4217         /* Skip empty nodes */
4218         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4219                 return;
4220
4221 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4222         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4223         if (!pgdat->node_mem_map) {
4224                 unsigned long size, start, end;
4225                 struct page *map;
4226
4227                 /*
4228                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4229                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4230                  * for the buddy allocator to function correctly.
4231                  */
4232                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4233                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4234                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4235                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4236                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4237                 if (!map)
4238                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
4239                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4240         }
4241 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4242         /*
4243          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4244          */
4245         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4246                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4247 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4248                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4249                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4250 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4251         }
4252 #endif
4253 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4254 }
4255
4256 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4257                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4258 {
4259         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4260
4261         pgdat->node_id = nid;
4262         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4263         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4264
4265         alloc_node_mem_map(pgdat);
4266 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4267         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4268                 nid, (unsigned long)pgdat,
4269                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4270 #endif
4271
4272         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4273 }
4274
4275 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4276
4277 #if MAX_NUMNODES > 1
4278 /*
4279  * Figure out the number of possible node ids.
4280  */
4281 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4282 {
4283         unsigned int node;
4284         unsigned int highest = 0;
4285
4286         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4287                 highest = node;
4288         nr_node_ids = highest + 1;
4289 }
4290 #else
4291 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4292 {
4293 }
4294 #endif
4295
4296 /**
4297  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4298  * @nid: The node ID the range resides on
4299  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4300  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4301  *
4302  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4303  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4304  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4305  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4306  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4307  */
4308 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4309                                                 unsigned long end_pfn)
4310 {
4311         int i;
4312
4313         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4314                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4315                         "%d entries of %d used\n",
4316                         nid, start_pfn, end_pfn,
4317                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4318
4319         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4320
4321         /* Merge with existing active regions if possible */
4322         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4323                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4324                         continue;
4325
4326                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4327                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4328                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4329                         return;
4330
4331                 /* Merge forward if suitable */
4332                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4333                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4334                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4335                         return;
4336                 }
4337
4338                 /* Merge backward if suitable */
4339                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4340                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4341                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4342                         return;
4343                 }
4344         }
4345
4346         /* Check that early_node_map is large enough */
4347         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4348                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4349                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4350                 return;
4351         }
4352
4353         early_node_map[i].nid = nid;
4354         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4355         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4356         nr_nodemap_entries = i + 1;
4357 }
4358
4359 /**
4360  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4361  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4362  * @start_pfn: The new PFN of the range
4363  * @end_pfn: The new PFN of the range
4364  *
4365  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4366  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4367  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4368  * range.
4369  */
4370 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4371                                 unsigned long end_pfn)
4372 {
4373         int i, j;
4374         int removed = 0;
4375
4376         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4377                           nid, start_pfn, end_pfn);
4378
4379         /* Find the old active region end and shrink */
4380         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4381                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4382                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4383                         /* clear it */
4384                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4385                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4386                         removed = 1;
4387                         continue;
4388                 }
4389                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4390                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4391                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4392                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4393                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4394                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4395                         continue;
4396                 }
4397                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4398                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4399                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4400                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4401                         continue;
4402                 }
4403         }
4404
4405         if (!removed)
4406                 return;
4407
4408         /* remove the blank ones */
4409         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4410                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4411                         continue;
4412                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4413                         continue;
4414                 /* we found it, get rid of it */
4415                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4416                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4417                                 sizeof(early_node_map[j]));
4418                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4419                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4420                 nr_nodemap_entries--;
4421         }
4422 }
4423
4424 /**
4425  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4426  *
4427  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4428  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4429  * all currently registered regions.
4430  */
4431 void __init remove_all_active_ranges(void)
4432 {
4433         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4434         nr_nodemap_entries = 0;
4435 }
4436
4437 /* Compare two active node_active_regions */
4438 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4439 {
4440         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4441         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4442
4443         /* Done this way to avoid overflows */
4444         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4445                 return 1;
4446         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4447                 return -1;
4448
4449         return 0;
4450 }
4451
4452 /* sort the node_map by start_pfn */
4453 void __init sort_node_map(void)
4454 {
4455         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4456                         sizeof(struct node_active_region),
4457                         cmp_node_active_region, NULL);
4458 }
4459
4460 /* Find the lowest pfn for a node */
4461 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4462 {
4463         int i;
4464         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4465
4466         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4467         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4468                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4469
4470         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4471                 printk(KERN_WARNING
4472                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4473                 return 0;
4474         }
4475
4476         return min_pfn;
4477 }
4478
4479 /**
4480  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4481  *
4482  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4483  * add_active_range().
4484  */
4485 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4486 {
4487         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4488 }
4489
4490 /*
4491  * early_calculate_totalpages()
4492  * Sum pages in active regions for movable zone.
4493  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4494  */
4495 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4496 {
4497         int i;
4498         unsigned long totalpages = 0;
4499
4500         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4501                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4502                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4503                 totalpages += pages;
4504                 if (pages)
4505                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4506         }
4507         return totalpages;
4508 }
4509
4510 /*
4511  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4512  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4513  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4514  * others
4515  */
4516 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4517 {
4518         int i, nid;
4519         unsigned long usable_startpfn;
4520         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4521         /* save the state before borrow the nodemask */
4522         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4523         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4524         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4525
4526         /*
4527          * If movablecore was specified, calculate what size of
4528          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4529          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4530          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4531          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4532          * what movablecore would have allowed.
4533          */
4534         if (required_movablecore) {
4535                 unsigned long corepages;
4536
4537                 /*
4538                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4539                  * was requested by the user
4540                  */
4541                 required_movablecore =
4542                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4543                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4544
4545                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4546         }
4547
4548         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4549         if (!required_kernelcore)
4550                 goto out;
4551
4552         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4553         find_usable_zone_for_movable();
4554         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4555
4556 restart:
4557         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4558         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4559         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4560                 /*
4561                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4562                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4563                  * amount of memory for the kernel
4564                  */
4565                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4566                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4567
4568                 /*
4569                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4570                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4571                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4572                  */
4573                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4574
4575                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4576                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4577                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4578                         unsigned long size_pages;
4579
4580                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4581                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4582                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4583                         if (start_pfn >= end_pfn)
4584                                 continue;
4585
4586                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4587                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4588                                 unsigned long kernel_pages;
4589                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4590                                                                 - start_pfn;
4591
4592                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4593                                                         kernelcore_remaining);
4594                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4595                                                         required_kernelcore);
4596
4597                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4598                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4599
4600                                         /*
4601                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4602                                          * that if we have to rebalance
4603                                          * kernelcore across nodes, we will
4604                                          * not double account here
4605                                          */
4606                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4607                                         continue;
4608                                 }
4609                                 start_pfn = usable_startpfn;
4610                         }
4611
4612                         /*
4613                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4614                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4615                          * number of pages used as kernelcore
4616                          */
4617                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4618                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4619                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4620                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4621
4622                         /*
4623                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4624                          * break if the kernelcore for this node has been
4625                          * satisified
4626                          */
4627                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4628                                                                 size_pages);
4629                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4630                         if (!kernelcore_remaining)
4631                                 break;
4632                 }
4633         }
4634
4635         /*
4636          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4637          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4638          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4639          * satisified
4640          */
4641         usable_nodes--;
4642         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4643                 goto restart;
4644
4645         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4646         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4647                 zone_movable_pfn[nid] =
4648                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4649
4650 out:
4651         /* restore the node_state */
4652         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4653 }
4654
4655 /* Any regular memory on that node ? */
4656 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4657 {
4658 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4659         enum zone_type zone_type;
4660
4661         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4662                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4663                 if (zone->present_pages)
4664                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4665         }
4666 #endif
4667 }
4668
4669 /**
4670  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4671  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4672  *
4673  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4674  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4675  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4676  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4677  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4678  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4679  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4680  * at arch_max_dma_pfn.
4681  */
4682 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4683 {
4684         unsigned long nid;
4685         int i;
4686
4687         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4688         sort_node_map();
4689
4690         /* Record where the zone boundaries are */
4691         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4692                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4693         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4694                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4695         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4696         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4697         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4698                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4699                         continue;
4700                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4701                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4702                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4703                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4704         }
4705         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4706         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4707
4708         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4709         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4710         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4711
4712         /* Print out the zone ranges */
4713         printk("Zone PFN ranges:\n");
4714         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4715                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4716                         continue;
4717                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4718                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4719                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4720                         printk("empty\n");
4721                 else
4722                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4723                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4724                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4725         }
4726
4727         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4728         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4729         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4730                 if (zone_movable_pfn[i])
4731                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4732         }
4733
4734         /* Print out the early_node_map[] */
4735         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4736         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4737                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4738                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4739                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4740
4741         /* Initialise every node */
4742         mminit_verify_pageflags_layout();
4743         setup_nr_node_ids();
4744         for_each_online_node(nid) {
4745                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4746                 free_area_init_node(nid, NULL,
4747                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4748
4749                 /* Any memory on that node */
4750                 if (pgdat->node_present_pages)
4751                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4752                 check_for_regular_memory(pgdat);
4753         }
4754 }
4755
4756 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4757 {
4758         unsigned long long coremem;
4759         if (!p)
4760                 return -EINVAL;
4761
4762         coremem = memparse(p, &p);
4763         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4764
4765         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4766         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4767
4768         return 0;
4769 }
4770
4771 /*
4772  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4773  * cannot be reclaimed or migrated.
4774  */
4775 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4776 {
4777         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4778 }
4779
4780 /*
4781  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4782  * can be reclaimed or migrated.
4783  */
4784 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4785 {
4786         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4787 }
4788
4789 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4790 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4791
4792 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4793
4794 /**
4795  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4796  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4797  *
4798  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4799  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4800  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4801  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4802  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4803  * smaller per-cpu batchsize.
4804  */
4805 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4806 {
4807         dma_reserve = new_dma_reserve;
4808 }
4809
4810 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4811 struct pglist_data __refdata contig_page_data = {
4812 #ifndef CONFIG_NO_BOOTMEM
4813  .bdata = &bootmem_node_data[0]
4814 #endif
4815  };
4816 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
4817 #endif
4818
4819 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4820 {
4821         free_area_init_node(0, zones_size,
4822                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4823 }
4824
4825 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4826                                  unsigned long action, void *hcpu)
4827 {
4828         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4829
4830         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4831                 drain_pages(cpu);
4832
4833                 /*
4834                  * Spill the event counters of the dead processor
4835                  * into the current processors event counters.
4836                  * This artificially elevates the count of the current
4837                  * processor.
4838                  */
4839                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4840
4841                 /*
4842                  * Zero the differential counters of the dead processor
4843                  * so that the vm statistics are consistent.
4844                  *
4845                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4846                  * race with what we are doing.
4847                  */
4848                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4849         }
4850         return NOTIFY_OK;
4851 }
4852
4853 void __init page_alloc_init(void)
4854 {
4855         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4856 }
4857
4858 /*
4859  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4860  *      or min_free_kbytes changes.
4861  */
4862 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4863 {
4864         struct pglist_data *pgdat;
4865         unsigned long reserve_pages = 0;
4866         enum zone_type i, j;
4867
4868         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4869                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4870                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4871                         unsigned long max = 0;
4872
4873                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4874                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4875                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4876                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4877                         }
4878
4879                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4880                         max += high_wmark_pages(zone);
4881
4882                         if (max > zone->present_pages)
4883                                 max = zone->present_pages;
4884                         reserve_pages += max;
4885                 }
4886         }
4887         totalreserve_pages = reserve_pages;
4888 }
4889
4890 /*
4891  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
4892  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
4893  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
4894  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
4895  */
4896 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
4897 {
4898         struct pglist_data *pgdat;
4899         enum zone_type j, idx;
4900
4901         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4902                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4903                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4904                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
4905
4906                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
4907
4908                         idx = j;
4909                         while (idx) {
4910                                 struct zone *lower_zone;
4911
4912                                 idx--;
4913
4914                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
4915                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
4916
4917                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
4918                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
4919                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
4920                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
4921                         }
4922                 }
4923         }
4924
4925         /* update totalreserve_pages */
4926         calculate_totalreserve_pages();
4927 }
4928
4929 /**
4930  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
4931  * or when memory is hot-{added|removed}
4932  *
4933  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
4934  * correctly with respect to min_free_kbytes.
4935  */
4936 void setup_per_zone_wmarks(void)
4937 {
4938         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
4939         unsigned long lowmem_pages = 0;
4940         struct zone *zone;
4941         unsigned long flags;
4942
4943         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
4944         for_each_zone(zone) {
4945                 if (!is_highmem(zone))
4946                         lowmem_pages += zone->present_pages;
4947         }
4948
4949         for_each_zone(zone) {
4950                 u64 tmp;
4951
4952                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4953                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
4954                 do_div(tmp, lowmem_pages);
4955                 if (is_highmem(zone)) {
4956                         /*
4957                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
4958                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
4959                          * value here.
4960                          *
4961                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
4962                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
4963                          * not be capped for highmem.
4964                          */
4965                         int min_pages;
4966
4967                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
4968                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
4969                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
4970                         if (min_pages > 128)
4971                                 min_pages = 128;
4972                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
4973                 } else {
4974                         /*
4975                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
4976                          * proportionate to the zone's size.
4977                          */
4978                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
4979                 }
4980
4981                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
4982                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
4983                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
4984                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4985         }
4986
4987         /* update totalreserve_pages */
4988         calculate_totalreserve_pages();
4989 }
4990
4991 /*
4992  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
4993  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
4994  * to be referenced again before it is swapped out.
4995  *
4996  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
4997  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
4998  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
4999  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5000  *
5001  * total     target    max
5002  * memory    ratio     inactive anon
5003  * -------------------------------------
5004  *   10MB       1         5MB
5005  *  100MB       1        50MB
5006  *    1GB       3       250MB
5007  *   10GB      10       0.9GB
5008  *  100GB      31         3GB
5009  *    1TB     101        10GB
5010  *   10TB     320        32GB
5011  */
5012 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5013 {
5014         unsigned int gb, ratio;
5015
5016         /* Zone size in gigabytes */
5017         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5018         if (gb)
5019                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5020         else
5021                 ratio = 1;
5022
5023         zone->inactive_ratio = ratio;
5024 }
5025
5026 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5027 {
5028         struct zone *zone;
5029
5030         for_each_zone(zone)
5031                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5032 }
5033
5034 /*
5035  * Initialise min_free_kbytes.
5036  *
5037  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5038  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5039  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5040  *
5041  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5042  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5043  *
5044  * which yields
5045  *
5046  * 16MB:        512k
5047  * 32MB:        724k
5048  * 64MB:        1024k
5049  * 128MB:       1448k
5050  * 256MB:       2048k
5051  * 512MB:       2896k
5052  * 1024MB:      4096k
5053  * 2048MB:      5792k
5054  * 4096MB:      8192k
5055  * 8192MB:      11584k
5056  * 16384MB:     16384k
5057  */
5058 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
5059 {
5060         unsigned long lowmem_kbytes;
5061
5062         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5063
5064         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5065         if (min_free_kbytes < 128)
5066                 min_free_kbytes = 128;
5067         if (min_free_kbytes > 65536)
5068                 min_free_kbytes = 65536;
5069         setup_per_zone_wmarks();
5070         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5071         setup_per_zone_inactive_ratio();
5072         return 0;
5073 }
5074 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5075
5076 /*
5077  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5078  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5079  *      changes.
5080  */
5081 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5082         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5083 {
5084         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5085         if (write)
5086                 setup_per_zone_wmarks();
5087         return 0;
5088 }
5089
5090 #ifdef CONFIG_NUMA
5091 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5092         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5093 {
5094         struct zone *zone;
5095         int rc;
5096
5097         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5098         if (rc)
5099                 return rc;
5100
5101         for_each_zone(zone)
5102                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5103                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5104         return 0;
5105 }
5106
5107 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5108         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5109 {
5110         struct zone *zone;
5111         int rc;
5112
5113         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5114         if (rc)
5115                 return rc;
5116
5117         for_each_zone(zone)
5118                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5119                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5120         return 0;
5121 }
5122 #endif
5123
5124 /*
5125  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5126  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5127  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5128  *
5129  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5130  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5131  * if in function of the boot time zone sizes.
5132  */
5133 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5134         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5135 {
5136         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5137         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5138         return 0;
5139 }
5140
5141 /*
5142  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5143  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5144  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5145  */
5146
5147 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5148         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5149 {
5150         struct zone *zone;
5151         unsigned int cpu;
5152         int ret;
5153
5154         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5155         if (!write || (ret == -EINVAL))
5156                 return ret;
5157         for_each_populated_zone(zone) {
5158                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5159                         unsigned long  high;
5160                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5161                         setup_pagelist_highmark(
5162                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5163                 }
5164         }
5165         return 0;
5166 }
5167
5168 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5169
5170 #ifdef CONFIG_NUMA
5171 static int __init set_hashdist(char *str)
5172 {
5173         if (!str)
5174                 return 0;
5175         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5176         return 1;
5177 }
5178 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5179 #endif
5180
5181 /*
5182  * allocate a large system hash table from bootmem
5183  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5184  *   quantity of entries
5185  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5186  */
5187 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5188                                      unsigned long bucketsize,
5189                                      unsigned long numentries,
5190                                      int scale,
5191                                      int flags,
5192                                      unsigned int *_hash_shift,
5193                                      unsigned int *_hash_mask,
5194                                      unsigned long limit)
5195 {
5196         unsigned long long max = limit;
5197         unsigned long log2qty, size;
5198         void *table = NULL;
5199
5200         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5201         if (!numentries) {
5202                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5203                 numentries = nr_kernel_pages;
5204                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5205                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5206                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5207
5208                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5209                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5210                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5211                 else
5212                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5213
5214                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5215                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5216                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5217                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5218                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5219                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5220                                 BUG_ON(!numentries);
5221                         }
5222                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5223                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5224         }
5225         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5226
5227         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5228         if (max == 0) {
5229                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5230                 do_div(max, bucketsize);
5231         }
5232
5233         if (numentries > max)
5234                 numentries = max;
5235
5236         log2qty = ilog2(numentries);
5237
5238         do {
5239                 size = bucketsize << log2qty;
5240                 if (flags & HASH_EARLY)
5241                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5242                 else if (hashdist)
5243                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5244                 else {
5245                         /*
5246                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5247                          * some pages at the end of hash table which
5248                          * alloc_pages_exact() automatically does
5249                          */
5250                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5251                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5252                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5253                         }
5254                 }
5255         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5256
5257         if (!table)
5258                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5259
5260         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5261                tablename,
5262                (1UL << log2qty),
5263                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5264                size);
5265
5266         if (_hash_shift)
5267                 *_hash_shift = log2qty;
5268         if (_hash_mask)
5269                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5270
5271         return table;
5272 }
5273
5274 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5275 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5276                                                         unsigned long pfn)
5277 {
5278 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5279         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5280 #else
5281         return zone->pageblock_flags;
5282 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5283 }
5284
5285 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5286 {
5287 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5288         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5289         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5290 #else
5291         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5292         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5293 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5294 }
5295
5296 /**
5297  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5298  * @page: The page within the block of interest
5299  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5300  * @end_bitidx: The last bit of interest
5301  * returns pageblock_bits flags
5302  */
5303 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5304                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5305 {
5306         struct zone *zone;
5307         unsigned long *bitmap;
5308         unsigned long pfn, bitidx;
5309         unsigned long flags = 0;
5310         unsigned long value = 1;
5311
5312         zone = page_zone(page);
5313         pfn = page_to_pfn(page);
5314         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5315         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5316
5317         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5318                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5319                         flags |= value;
5320
5321         return flags;
5322 }
5323
5324 /**
5325  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5326  * @page: The page within the block of interest
5327  * @start_bitidx: The first bit of interest
5328  * @end_bitidx: The last bit of interest
5329  * @flags: The flags to set
5330  */
5331 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5332                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5333 {
5334         struct zone *zone;
5335         unsigned long *bitmap;
5336         unsigned long pfn, bitidx;
5337         unsigned long value = 1;
5338
5339         zone = page_zone(page);
5340         pfn = page_to_pfn(page);
5341         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5342         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5343         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5344         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5345
5346         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5347                 if (flags & value)
5348                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5349                 else
5350                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5351 }
5352
5353 /*
5354  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5355  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5356  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5357  */
5358
5359 static int
5360 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5361 {
5362         unsigned long pfn, iter, found;
5363         /*
5364          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5365          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5366          */
5367         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5368                 return true;
5369
5370         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5371                 return true;
5372
5373         pfn = page_to_pfn(page);
5374         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5375                 unsigned long check = pfn + iter;
5376
5377                 if (!pfn_valid_within(check)) {
5378                         iter++;
5379                         continue;
5380                 }
5381                 page = pfn_to_page(check);
5382                 if (!page_count(page)) {
5383                         if (PageBuddy(page))
5384                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5385                         continue;
5386                 }
5387                 if (!PageLRU(page))
5388                         found++;
5389                 /*
5390                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5391                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5392                  * and it still to be fixed.
5393                  */
5394                 /*
5395                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5396                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5397                  *
5398                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5399                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5400                  * page at boot.
5401                  */
5402                 if (found > count)
5403                         return false;
5404         }
5405         return true;
5406 }
5407
5408 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5409 {
5410         struct zone *zone = page_zone(page);
5411         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5412 }
5413
5414 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5415 {
5416         struct zone *zone;
5417         unsigned long flags, pfn;
5418         struct memory_isolate_notify arg;
5419         int notifier_ret;
5420         int ret = -EBUSY;
5421         int zone_idx;
5422
5423         zone = page_zone(page);
5424         zone_idx = zone_idx(zone);
5425
5426         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5427
5428         pfn = page_to_pfn(page);
5429         arg.start_pfn = pfn;
5430         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5431         arg.pages_found = 0;
5432
5433         /*
5434          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5435          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5436          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5437          * number of pages in a range that are held by the balloon
5438          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5439          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5440          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5441          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5442          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5443          */
5444         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5445         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5446         if (notifier_ret)
5447                 goto out;
5448         /*
5449          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5450          * We just check MOVABLE pages.
5451          */
5452         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5453                 ret = 0;
5454
5455         /*
5456          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5457          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5458          */
5459
5460 out:
5461         if (!ret) {
5462                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5463                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5464         }
5465
5466         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5467         if (!ret)
5468                 drain_all_pages();
5469         return ret;
5470 }
5471
5472 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5473 {
5474         struct zone *zone;
5475         unsigned long flags;
5476         zone = page_zone(page);
5477         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5478         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5479                 goto out;
5480         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5481         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5482 out:
5483         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5484 }
5485
5486 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5487 /*
5488  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5489  */
5490 void
5491 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5492 {
5493         struct page *page;
5494         struct zone *zone;
5495         int order, i;
5496         unsigned long pfn;
5497         unsigned long flags;
5498         /* find the first valid pfn */
5499         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5500                 if (pfn_valid(pfn))
5501                         break;
5502         if (pfn == end_pfn)
5503                 return;
5504         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5505         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5506         pfn = start_pfn;
5507         while (pfn < end_pfn) {
5508                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5509                         pfn++;
5510                         continue;
5511                 }
5512                 page = pfn_to_page(pfn);
5513                 BUG_ON(page_count(page));
5514                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5515                 order = page_order(page);
5516 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5517                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5518                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5519 #endif
5520                 list_del(&page->lru);
5521                 rmv_page_order(page);
5522                 zone->free_area[order].nr_free--;
5523                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5524                                       - (1UL << order));
5525                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5526                         SetPageReserved((page+i));
5527                 pfn += (1 << order);
5528         }
5529         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5530 }
5531 #endif
5532
5533 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5534 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5535 {
5536         struct zone *zone = page_zone(page);
5537         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5538         unsigned long flags;
5539         int order;
5540
5541         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5542         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5543                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5544
5545                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5546                         break;
5547         }
5548         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5549
5550         return order < MAX_ORDER;
5551 }
5552 #endif
5553
5554 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5555         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5556         {1UL << PG_error,               "error"         },
5557         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5558         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5559         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5560         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5561         {1UL << PG_active,              "active"        },
5562         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5563         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5564         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5565         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5566         {1UL << PG_private,             "private"       },
5567         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5568         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5569 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5570         {1UL << PG_head,                "head"          },
5571         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5572 #else
5573         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5574 #endif
5575         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5576         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5577         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5578         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5579         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5580 #ifdef CONFIG_MMU
5581         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5582 #endif
5583 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5584         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5585 #endif
5586 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5587         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5588 #endif
5589         {-1UL,                          NULL            },
5590 };
5591
5592 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5593 {
5594         const char *delim = "";
5595         unsigned long mask;
5596         int i;
5597
5598         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5599
5600         /* remove zone id */
5601         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5602
5603         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5604
5605                 mask = pageflag_names[i].mask;
5606                 if ((flags & mask) != mask)
5607                         continue;
5608
5609                 flags &= ~mask;
5610                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5611                 delim = "|";
5612         }
5613
5614         /* check for left over flags */
5615         if (flags)
5616                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5617
5618         printk(")\n");
5619 }
5620
5621 void dump_page(struct page *page)
5622 {
5623         printk(KERN_ALERT
5624                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5625                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5626                 page->mapping, page->index);
5627         dump_page_flags(page->flags);
5628 }