- Updated to 2.6.39-final.
[linux-flexiantxendom0-3.2.10.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/oom.h>
34 #include <linux/notifier.h>
35 #include <linux/topology.h>
36 #include <linux/sysctl.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/memory_hotplug.h>
40 #include <linux/nodemask.h>
41 #include <linux/vmalloc.h>
42 #include <linux/mempolicy.h>
43 #include <linux/stop_machine.h>
44 #include <linux/sort.h>
45 #include <linux/pfn.h>
46 #include <linux/backing-dev.h>
47 #include <linux/fault-inject.h>
48 #include <linux/page-isolation.h>
49 #include <linux/page_cgroup.h>
50 #include <linux/debugobjects.h>
51 #include <linux/kmemleak.h>
52 #include <linux/memory.h>
53 #include <linux/compaction.h>
54 #include <trace/events/kmem.h>
55 #include <linux/ftrace_event.h>
56 #include <linux/memcontrol.h>
57
58 #include <asm/tlbflush.h>
59 #include <asm/div64.h>
60 #include "internal.h"
61
62 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
63 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
64 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
65 #endif
66
67 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
68 /*
69  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
70  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
71  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
72  * defined in <linux/topology.h>.
73  */
74 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
76 #endif
77
78 /*
79  * Array of node states.
80  */
81 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
82         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
83         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
84 #ifndef CONFIG_NUMA
85         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
86 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
87         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
88 #endif
89         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
90 #endif  /* NUMA */
91 };
92 EXPORT_SYMBOL(node_states);
93
94 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
95 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
96 int percpu_pagelist_fraction;
97 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
98
99 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
100 /*
101  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
102  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
103  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
104  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
105  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
106  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
107  */
108
109 static gfp_t saved_gfp_mask;
110
111 void pm_restore_gfp_mask(void)
112 {
113         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
114         if (saved_gfp_mask) {
115                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
116                 saved_gfp_mask = 0;
117         }
118 }
119
120 void pm_restrict_gfp_mask(void)
121 {
122         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
123         WARN_ON(saved_gfp_mask);
124         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
125         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
126 }
127 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
128
129 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
130 int pageblock_order __read_mostly;
131 #endif
132
133 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
134
135 /*
136  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
137  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
138  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
139  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
140  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
141  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
142  *
143  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
144  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
145  */
146 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
147 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
148          256,
149 #endif
150 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
151          256,
152 #endif
153 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
154          32,
155 #endif
156          32,
157 };
158
159 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
160
161 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
162 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
163          "DMA",
164 #endif
165 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
166          "DMA32",
167 #endif
168          "Normal",
169 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
170          "HighMem",
171 #endif
172          "Movable",
173 };
174
175 int min_free_kbytes = 1024;
176
177 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
178 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
179 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
180
181 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
182   /*
183    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
184    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
185    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
186    * so the number of times add_active_range() can be called is
187    * related to the number of nodes and the number of holes
188    */
189   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
190     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
191     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
192   #else
193     #if MAX_NUMNODES >= 32
194       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
195       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
196     #else
197       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
198       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
199     #endif
200   #endif
201
202   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
203   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
204   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
205   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
206   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
207   static unsigned long __initdata required_movablecore;
208   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
209
210   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
211   int movable_zone;
212   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
213 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
214
215 #if MAX_NUMNODES > 1
216 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
217 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
218 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
219 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
220 #endif
221
222 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
223
224 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
225 {
226
227         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
228                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
229
230         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
231                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
232 }
233
234 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
235
236 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
237 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
238 {
239         int ret = 0;
240         unsigned seq;
241         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
242
243         do {
244                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
245                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
246                         ret = 1;
247                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
248                         ret = 1;
249         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
250
251         return ret;
252 }
253
254 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
255 {
256         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
257                 return 0;
258         if (zone != page_zone(page))
259                 return 0;
260
261         return 1;
262 }
263 /*
264  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
265  */
266 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
267 {
268         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
269                 return 1;
270         if (!page_is_consistent(zone, page))
271                 return 1;
272
273         return 0;
274 }
275 #else
276 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
277 {
278         return 0;
279 }
280 #endif
281
282 static void bad_page(struct page *page)
283 {
284         static unsigned long resume;
285         static unsigned long nr_shown;
286         static unsigned long nr_unshown;
287
288         /* Don't complain about poisoned pages */
289         if (PageHWPoison(page)) {
290                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
291                 return;
292         }
293
294         /*
295          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
296          * or allow a steady drip of one report per second.
297          */
298         if (nr_shown == 60) {
299                 if (time_before(jiffies, resume)) {
300                         nr_unshown++;
301                         goto out;
302                 }
303                 if (nr_unshown) {
304                         printk(KERN_ALERT
305                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
306                                 nr_unshown);
307                         nr_unshown = 0;
308                 }
309                 nr_shown = 0;
310         }
311         if (nr_shown++ == 0)
312                 resume = jiffies + 60 * HZ;
313
314         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
315                 current->comm, page_to_pfn(page));
316         dump_page(page);
317
318         dump_stack();
319 out:
320         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
321         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
322         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
323 }
324
325 /*
326  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
327  *
328  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
329  *
330  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
331  *
332  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
333  * the head page (even the head page has this).
334  *
335  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
336  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
337  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
338  */
339
340 static void free_compound_page(struct page *page)
341 {
342         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
343 }
344
345 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
346 {
347         int i;
348         int nr_pages = 1 << order;
349
350         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
351         set_compound_order(page, order);
352         __SetPageHead(page);
353         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
354                 struct page *p = page + i;
355
356                 __SetPageTail(p);
357                 p->first_page = page;
358         }
359 }
360
361 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
362 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366         int bad = 0;
367
368         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
369             unlikely(!PageHead(page))) {
370                 bad_page(page);
371                 bad++;
372         }
373
374         __ClearPageHead(page);
375
376         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
377                 struct page *p = page + i;
378
379                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
380                         bad_page(page);
381                         bad++;
382                 }
383                 __ClearPageTail(p);
384         }
385
386         return bad;
387 }
388
389 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
390 {
391         int i;
392
393         /*
394          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
395          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
396          */
397         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
398         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
399                 clear_highpage(page + i);
400 }
401
402 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
403 {
404         set_page_private(page, order);
405         __SetPageBuddy(page);
406 }
407
408 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
409 {
410         __ClearPageBuddy(page);
411         set_page_private(page, 0);
412 }
413
414 /*
415  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
416  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
417  *
418  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
419  * the following equation:
420  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
421  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
422  * 1 buddy is #10:
423  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
424  *
425  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
426  * satisfies the following equation:
427  *     P = B & ~(1 << O)
428  *
429  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
430  */
431 static inline unsigned long
432 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
433 {
434         return page_idx ^ (1 << order);
435 }
436
437 /*
438  * This function checks whether a page is free && is the buddy
439  * we can do coalesce a page and its buddy if
440  * (a) the buddy is not in a hole &&
441  * (b) the buddy is in the buddy system &&
442  * (c) a page and its buddy have the same order &&
443  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
444  *
445  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
446  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
447  *
448  * For recording page's order, we use page_private(page).
449  */
450 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
451                                                                 int order)
452 {
453         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
454                 return 0;
455
456         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
457                 return 0;
458
459         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
460                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
461                 return 1;
462         }
463         return 0;
464 }
465
466 /*
467  * Freeing function for a buddy system allocator.
468  *
469  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
470  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
471  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
472  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
473  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
474  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
475  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
476  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
477  * parts of the VM system.
478  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
479  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
480  * order is recorded in page_private(page) field.
481  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
482  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
483  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
484  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
485  * triggers coalescing into a block of larger size.            
486  *
487  * -- wli
488  */
489
490 static inline void __free_one_page(struct page *page,
491                 struct zone *zone, unsigned int order,
492                 int migratetype)
493 {
494         unsigned long page_idx;
495         unsigned long combined_idx;
496         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
497         struct page *buddy;
498
499         if (unlikely(PageCompound(page)))
500                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
501                         return;
502
503         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
504
505         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
506
507         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
508         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
509
510         while (order < MAX_ORDER-1) {
511                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
512                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
513                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
514                         break;
515
516                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
517                 list_del(&buddy->lru);
518                 zone->free_area[order].nr_free--;
519                 rmv_page_order(buddy);
520                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
521                 page = page + (combined_idx - page_idx);
522                 page_idx = combined_idx;
523                 order++;
524         }
525         set_page_order(page, order);
526
527         /*
528          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
529          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
530          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
531          * that is happening, add the free page to the tail of the list
532          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
533          * as a higher order page
534          */
535         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
536                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
537                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
538                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
539                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
540                 higher_buddy = page + (buddy_idx - combined_idx);
541                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
542                         list_add_tail(&page->lru,
543                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
544                         goto out;
545                 }
546         }
547
548         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
549 out:
550         zone->free_area[order].nr_free++;
551 }
552
553 /*
554  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
555  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
556  * free_pages_check() will verify...
557  */
558 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
559 {
560         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
561         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
562 }
563
564 static inline int free_pages_check(struct page *page)
565 {
566         if (unlikely(page_mapcount(page) |
567                 (page->mapping != NULL)  |
568                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
569                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
570                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
571                 bad_page(page);
572                 return 1;
573         }
574         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
575                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
576         return 0;
577 }
578
579 /*
580  * Frees a number of pages from the PCP lists
581  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
582  * count is the number of pages to free.
583  *
584  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
585  * see if this freeing clears that state.
586  *
587  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
588  * pinned" detection logic.
589  */
590 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
591                                         struct per_cpu_pages *pcp)
592 {
593         int migratetype = 0;
594         int batch_free = 0;
595         int to_free = count;
596
597         spin_lock(&zone->lock);
598         zone->all_unreclaimable = 0;
599         zone->pages_scanned = 0;
600
601         while (to_free) {
602                 struct page *page;
603                 struct list_head *list;
604
605                 /*
606                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
607                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
608                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
609                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
610                  * lists
611                  */
612                 do {
613                         batch_free++;
614                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
615                                 migratetype = 0;
616                         list = &pcp->lists[migratetype];
617                 } while (list_empty(list));
618
619                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
620                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
621                         batch_free = to_free;
622
623                 do {
624                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
625                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
626                         list_del(&page->lru);
627                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
628                         __free_one_page(page, zone, 0, page_private(page));
629                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, page_private(page));
630                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
631         }
632         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);
633         spin_unlock(&zone->lock);
634 }
635
636 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
637                                 int migratetype)
638 {
639         spin_lock(&zone->lock);
640         zone->all_unreclaimable = 0;
641         zone->pages_scanned = 0;
642
643         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
644         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
645         spin_unlock(&zone->lock);
646 }
647
648 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
649 {
650         int i;
651         int bad = 0;
652
653 #ifdef CONFIG_XEN
654         if (PageForeign(page)) {
655                 PageForeignDestructor(page, order);
656                 return false;
657         }
658 #endif
659
660         trace_mm_page_free_direct(page, order);
661         kmemcheck_free_shadow(page, order);
662
663         if (PageAnon(page))
664                 page->mapping = NULL;
665         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
666                 bad += free_pages_check(page + i);
667         if (bad)
668                 return false;
669
670         if (!PageHighMem(page)) {
671                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
672                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
673                                            PAGE_SIZE << order);
674         }
675         arch_free_page(page, order);
676         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
677
678         return true;
679 }
680
681 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
682 {
683         unsigned long flags;
684         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
685
686 #ifdef CONFIG_XEN
687         WARN_ON(PageForeign(page) && wasMlocked);
688 #endif
689         if (!free_pages_prepare(page, order))
690                 return;
691
692         local_irq_save(flags);
693         if (unlikely(wasMlocked))
694                 free_page_mlock(page);
695         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
696         free_one_page(page_zone(page), page, order,
697                                         get_pageblock_migratetype(page));
698         local_irq_restore(flags);
699 }
700
701 /*
702  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
703  */
704 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
705 {
706         if (order == 0) {
707                 __ClearPageReserved(page);
708                 set_page_count(page, 0);
709                 set_page_refcounted(page);
710                 __free_page(page);
711         } else {
712                 int loop;
713
714                 prefetchw(page);
715                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
716                         struct page *p = &page[loop];
717
718                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
719                                 prefetchw(p + 1);
720                         __ClearPageReserved(p);
721                         set_page_count(p, 0);
722                 }
723
724                 set_page_refcounted(page);
725                 __free_pages(page, order);
726         }
727 }
728
729
730 /*
731  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
732  * Please do not alter this order without good reasons and regression
733  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
734  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
735  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
736  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
737  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
738  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
739  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
740  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
741  *
742  * -- wli
743  */
744 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
745         int low, int high, struct free_area *area,
746         int migratetype)
747 {
748         unsigned long size = 1 << high;
749
750         while (high > low) {
751                 area--;
752                 high--;
753                 size >>= 1;
754                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
755                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
756                 area->nr_free++;
757                 set_page_order(&page[size], high);
758         }
759 }
760
761 /*
762  * This page is about to be returned from the page allocator
763  */
764 static inline int check_new_page(struct page *page)
765 {
766         if (unlikely(page_mapcount(page) |
767                 (page->mapping != NULL)  |
768                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
769                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
770                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
771                 bad_page(page);
772                 return 1;
773         }
774         return 0;
775 }
776
777 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
778 {
779         int i;
780
781         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
782                 struct page *p = page + i;
783                 if (unlikely(check_new_page(p)))
784                         return 1;
785         }
786
787         set_page_private(page, 0);
788         set_page_refcounted(page);
789
790         arch_alloc_page(page, order);
791         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
792
793         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
794                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
795
796         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
797                 prep_compound_page(page, order);
798
799         return 0;
800 }
801
802 /*
803  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
804  * the smallest available page from the freelists
805  */
806 static inline
807 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
808                                                 int migratetype)
809 {
810         unsigned int current_order;
811         struct free_area * area;
812         struct page *page;
813
814         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
815         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
816                 area = &(zone->free_area[current_order]);
817                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
818                         continue;
819
820                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
821                                                         struct page, lru);
822                 list_del(&page->lru);
823                 rmv_page_order(page);
824                 area->nr_free--;
825                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
826                 return page;
827         }
828
829         return NULL;
830 }
831
832
833 /*
834  * This array describes the order lists are fallen back to when
835  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
836  */
837 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
838         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
839         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
840         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
841         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
842 };
843
844 /*
845  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
846  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
847  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
848  */
849 static int move_freepages(struct zone *zone,
850                           struct page *start_page, struct page *end_page,
851                           int migratetype)
852 {
853         struct page *page;
854         unsigned long order;
855         int pages_moved = 0;
856
857 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
858         /*
859          * page_zone is not safe to call in this context when
860          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
861          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
862          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
863          * grouping pages by mobility
864          */
865         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
866 #endif
867
868         for (page = start_page; page <= end_page;) {
869                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
870                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
871
872                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
873                         page++;
874                         continue;
875                 }
876
877                 if (!PageBuddy(page)) {
878                         page++;
879                         continue;
880                 }
881
882                 order = page_order(page);
883                 list_move(&page->lru,
884                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
885                 page += 1 << order;
886                 pages_moved += 1 << order;
887         }
888
889         return pages_moved;
890 }
891
892 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
893                                 int migratetype)
894 {
895         unsigned long start_pfn, end_pfn;
896         struct page *start_page, *end_page;
897
898         start_pfn = page_to_pfn(page);
899         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
900         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
901         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
902         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
903
904         /* Do not cross zone boundaries */
905         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
906                 start_page = page;
907         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
908                 return 0;
909
910         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
911 }
912
913 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
914                                         int start_order, int migratetype)
915 {
916         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
917
918         while (nr_pageblocks--) {
919                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
920                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
921         }
922 }
923
924 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
925 static inline struct page *
926 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
927 {
928         struct free_area * area;
929         int current_order;
930         struct page *page;
931         int migratetype, i;
932
933         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
934         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
935                                                 --current_order) {
936                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
937                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
938
939                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
940                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
941                                 continue;
942
943                         area = &(zone->free_area[current_order]);
944                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
945                                 continue;
946
947                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
948                                         struct page, lru);
949                         area->nr_free--;
950
951                         /*
952                          * If breaking a large block of pages, move all free
953                          * pages to the preferred allocation list. If falling
954                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
955                          * aggressive about taking ownership of free pages
956                          */
957                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
958                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
959                                         page_group_by_mobility_disabled) {
960                                 unsigned long pages;
961                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
962                                                                 start_migratetype);
963
964                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
965                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
966                                                 page_group_by_mobility_disabled)
967                                         set_pageblock_migratetype(page,
968                                                                 start_migratetype);
969
970                                 migratetype = start_migratetype;
971                         }
972
973                         /* Remove the page from the freelists */
974                         list_del(&page->lru);
975                         rmv_page_order(page);
976
977                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
978                         if (current_order >= pageblock_order)
979                                 change_pageblock_range(page, current_order,
980                                                         start_migratetype);
981
982                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
983
984                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
985                                 start_migratetype, migratetype);
986
987                         return page;
988                 }
989         }
990
991         return NULL;
992 }
993
994 /*
995  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
996  * Call me with the zone->lock already held.
997  */
998 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
999                                                 int migratetype)
1000 {
1001         struct page *page;
1002
1003 retry_reserve:
1004         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1005
1006         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1007                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1008
1009                 /*
1010                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1011                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1012                  * and we want just one call site
1013                  */
1014                 if (!page) {
1015                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1016                         goto retry_reserve;
1017                 }
1018         }
1019
1020         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1021         return page;
1022 }
1023
1024 /* 
1025  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1026  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1027  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1028  */
1029 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
1030                         unsigned long count, struct list_head *list,
1031                         int migratetype, int cold)
1032 {
1033         int i;
1034         
1035         spin_lock(&zone->lock);
1036         for (i = 0; i < count; ++i) {
1037                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1038                 if (unlikely(page == NULL))
1039                         break;
1040
1041                 /*
1042                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1043                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1044                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1045                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1046                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1047                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1048                  * properly.
1049                  */
1050                 if (likely(cold == 0))
1051                         list_add(&page->lru, list);
1052                 else
1053                         list_add_tail(&page->lru, list);
1054                 set_page_private(page, migratetype);
1055                 list = &page->lru;
1056         }
1057         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1058         spin_unlock(&zone->lock);
1059         return i;
1060 }
1061
1062 #ifdef CONFIG_NUMA
1063 /*
1064  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1065  * currently executing processor on remote nodes after they have
1066  * expired.
1067  *
1068  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1069  * a single processor.
1070  */
1071 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1072 {
1073         unsigned long flags;
1074         int to_drain;
1075
1076         local_irq_save(flags);
1077         if (pcp->count >= pcp->batch)
1078                 to_drain = pcp->batch;
1079         else
1080                 to_drain = pcp->count;
1081         free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1082         pcp->count -= to_drain;
1083         local_irq_restore(flags);
1084 }
1085 #endif
1086
1087 /*
1088  * Drain pages of the indicated processor.
1089  *
1090  * The processor must either be the current processor and the
1091  * thread pinned to the current processor or a processor that
1092  * is not online.
1093  */
1094 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1095 {
1096         unsigned long flags;
1097         struct zone *zone;
1098
1099         for_each_populated_zone(zone) {
1100                 struct per_cpu_pageset *pset;
1101                 struct per_cpu_pages *pcp;
1102
1103                 local_irq_save(flags);
1104                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1105
1106                 pcp = &pset->pcp;
1107                 if (pcp->count) {
1108                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1109                         pcp->count = 0;
1110                 }
1111                 local_irq_restore(flags);
1112         }
1113 }
1114
1115 /*
1116  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1117  */
1118 void drain_local_pages(void *arg)
1119 {
1120         drain_pages(smp_processor_id());
1121 }
1122
1123 /*
1124  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
1125  */
1126 void drain_all_pages(void)
1127 {
1128         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
1129 }
1130
1131 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1132
1133 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1134 {
1135         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1136         unsigned long flags;
1137         int order, t;
1138         struct list_head *curr;
1139
1140         if (!zone->spanned_pages)
1141                 return;
1142
1143         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1144
1145         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1146         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1147                 if (pfn_valid(pfn)) {
1148                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1149
1150                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1151                                 swsusp_unset_page_free(page);
1152                 }
1153
1154         for_each_migratetype_order(order, t) {
1155                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1156                         unsigned long i;
1157
1158                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1159                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1160                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1161                 }
1162         }
1163         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1164 }
1165 #endif /* CONFIG_PM */
1166
1167 /*
1168  * Free a 0-order page
1169  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1170  */
1171 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1172 {
1173         struct zone *zone = page_zone(page);
1174         struct per_cpu_pages *pcp;
1175         unsigned long flags;
1176         int migratetype;
1177         int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);
1178
1179 #ifdef CONFIG_XEN
1180         WARN_ON(PageForeign(page) && wasMlocked);
1181 #endif
1182         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1183                 return;
1184
1185         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1186         set_page_private(page, migratetype);
1187         local_irq_save(flags);
1188         if (unlikely(wasMlocked))
1189                 free_page_mlock(page);
1190         __count_vm_event(PGFREE);
1191
1192         /*
1193          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1194          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1195          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1196          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1197          * excessively into the page allocator
1198          */
1199         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1200                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1201                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1202                         goto out;
1203                 }
1204                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1205         }
1206
1207         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1208         if (cold)
1209                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1210         else
1211                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1212         pcp->count++;
1213         if (pcp->count >= pcp->high) {
1214                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1215                 pcp->count -= pcp->batch;
1216         }
1217
1218 out:
1219         local_irq_restore(flags);
1220 }
1221
1222 /*
1223  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1224  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1225  * Each sub-page must be freed individually.
1226  *
1227  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1228  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1229  */
1230 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1231 {
1232         int i;
1233
1234         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1235         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1236
1237 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1238         /*
1239          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1240          * otherwise free the whole shadow.
1241          */
1242         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1243                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1244 #endif
1245
1246         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1247                 set_page_refcounted(page + i);
1248 }
1249
1250 /*
1251  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1252  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1253  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1254  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1255  * are enabled.
1256  *
1257  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1258  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1259  */
1260 int split_free_page(struct page *page)
1261 {
1262         unsigned int order;
1263         unsigned long watermark;
1264         struct zone *zone;
1265
1266         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1267
1268         zone = page_zone(page);
1269         order = page_order(page);
1270
1271         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1272         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1273         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1274                 return 0;
1275
1276         /* Remove page from free list */
1277         list_del(&page->lru);
1278         zone->free_area[order].nr_free--;
1279         rmv_page_order(page);
1280         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1UL << order));
1281
1282         /* Split into individual pages */
1283         set_page_refcounted(page);
1284         split_page(page, order);
1285
1286         if (order >= pageblock_order - 1) {
1287                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1288                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages)
1289                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1290         }
1291
1292         return 1 << order;
1293 }
1294
1295 /*
1296  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1297  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1298  * or two.
1299  */
1300 static inline
1301 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1302                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1303                         int migratetype)
1304 {
1305         unsigned long flags;
1306         struct page *page;
1307         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1308
1309 again:
1310         if (likely(order == 0)) {
1311                 struct per_cpu_pages *pcp;
1312                 struct list_head *list;
1313
1314                 local_irq_save(flags);
1315                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1316                 list = &pcp->lists[migratetype];
1317                 if (list_empty(list)) {
1318                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1319                                         pcp->batch, list,
1320                                         migratetype, cold);
1321                         if (unlikely(list_empty(list)))
1322                                 goto failed;
1323                 }
1324
1325                 if (cold)
1326                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1327                 else
1328                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1329
1330                 list_del(&page->lru);
1331                 pcp->count--;
1332         } else {
1333                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1334                         /*
1335                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1336                          *
1337                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1338                          * properly detect and handle allocation failures.
1339                          *
1340                          * We most definitely don't want callers attempting to
1341                          * allocate greater than order-1 page units with
1342                          * __GFP_NOFAIL.
1343                          */
1344                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1345                 }
1346                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1347                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1348                 spin_unlock(&zone->lock);
1349                 if (!page)
1350                         goto failed;
1351                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1352         }
1353
1354         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1355         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1356         local_irq_restore(flags);
1357
1358         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1359         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1360                 goto again;
1361         return page;
1362
1363 failed:
1364         local_irq_restore(flags);
1365         return NULL;
1366 }
1367
1368 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1369 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1370 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1371 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1372 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1373
1374 /* Mask to get the watermark bits */
1375 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1376
1377 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1378 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1379 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1380
1381 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1382
1383 static struct fail_page_alloc_attr {
1384         struct fault_attr attr;
1385
1386         u32 ignore_gfp_highmem;
1387         u32 ignore_gfp_wait;
1388         u32 min_order;
1389
1390 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1391
1392         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1393         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1394         struct dentry *min_order_file;
1395
1396 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1397
1398 } fail_page_alloc = {
1399         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1400         .ignore_gfp_wait = 1,
1401         .ignore_gfp_highmem = 1,
1402         .min_order = 1,
1403 };
1404
1405 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1406 {
1407         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1408 }
1409 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1410
1411 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1412 {
1413         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1414                 return 0;
1415         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1416                 return 0;
1417         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1418                 return 0;
1419         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1420                 return 0;
1421
1422         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1423 }
1424
1425 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1426
1427 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1428 {
1429         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1430         struct dentry *dir;
1431         int err;
1432
1433         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1434                                        "fail_page_alloc");
1435         if (err)
1436                 return err;
1437         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1438
1439         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1440                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1441                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1442
1443         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1444                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1445                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1446         fail_page_alloc.min_order_file =
1447                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1448                                    &fail_page_alloc.min_order);
1449
1450         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1451             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1452             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1453                 err = -ENOMEM;
1454                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1455                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1456                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1457                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1458         }
1459
1460         return err;
1461 }
1462
1463 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1464
1465 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1466
1467 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1468
1469 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1470 {
1471         return 0;
1472 }
1473
1474 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1475
1476 /*
1477  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1478  * of the allocation.
1479  */
1480 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1481                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1482 {
1483         /* free_pages my go negative - that's OK */
1484         long min = mark;
1485         int o;
1486
1487         free_pages -= (1 << order) + 1;
1488         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1489                 min -= min / 2;
1490         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1491                 min -= min / 4;
1492
1493         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1494                 return false;
1495         for (o = 0; o < order; o++) {
1496                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1497                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1498
1499                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1500                 min >>= 1;
1501
1502                 if (free_pages <= min)
1503                         return false;
1504         }
1505         return true;
1506 }
1507
1508 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1509                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1510 {
1511         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1512                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1513 }
1514
1515 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1516                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1517 {
1518         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1519
1520         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1521                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1522
1523         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1524                                                                 free_pages);
1525 }
1526
1527 #ifdef CONFIG_NUMA
1528 /*
1529  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1530  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1531  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1532  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1533  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1534  *
1535  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1536  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1537  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1538  *
1539  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1540  * nothing and returns NULL.
1541  *
1542  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1543  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1544  *
1545  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1546  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1547  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1548  * quickly as we can.
1549  */
1550 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1551 {
1552         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1553         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1554
1555         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1556         if (!zlc)
1557                 return NULL;
1558
1559         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1560                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1561                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1562         }
1563
1564         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1565                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1566                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1567         return allowednodes;
1568 }
1569
1570 /*
1571  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1572  * if it is worth looking at further for free memory:
1573  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1574  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1575  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1576  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1577  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1578  * else return false (zero) if it is not.
1579  *
1580  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1581  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1582  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1583  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1584  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1585  * into the second scan of the zonelist.
1586  *
1587  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1588  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1589  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1590  * unturned looking for a free page.
1591  */
1592 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1593                                                 nodemask_t *allowednodes)
1594 {
1595         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1596         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1597         int n;                          /* node that zone *z is on */
1598
1599         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1600         if (!zlc)
1601                 return 1;
1602
1603         i = z - zonelist->_zonerefs;
1604         n = zlc->z_to_n[i];
1605
1606         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1607         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1608 }
1609
1610 /*
1611  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1612  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1613  * from that zone don't waste time re-examining it.
1614  */
1615 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1616 {
1617         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1618         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1619
1620         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1621         if (!zlc)
1622                 return;
1623
1624         i = z - zonelist->_zonerefs;
1625
1626         set_bit(i, zlc->fullzones);
1627 }
1628
1629 #else   /* CONFIG_NUMA */
1630
1631 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1632 {
1633         return NULL;
1634 }
1635
1636 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1637                                 nodemask_t *allowednodes)
1638 {
1639         return 1;
1640 }
1641
1642 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1643 {
1644 }
1645 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1646
1647 /*
1648  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1649  * a page.
1650  */
1651 static struct page *
1652 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1653                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1654                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1655 {
1656         struct zoneref *z;
1657         struct page *page = NULL;
1658         int classzone_idx;
1659         struct zone *zone;
1660         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1661         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1662         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1663
1664         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1665 zonelist_scan:
1666         /*
1667          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1668          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1669          */
1670         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1671                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1672                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1673                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1674                                 continue;
1675                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1676                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1677                                 goto try_next_zone;
1678
1679                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1680                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1681                         unsigned long mark;
1682                         int ret;
1683
1684                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1685                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1686                                     classzone_idx, alloc_flags))
1687                                 goto try_this_zone;
1688
1689                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1690                                 goto this_zone_full;
1691
1692                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1693                         switch (ret) {
1694                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1695                                 /* did not scan */
1696                                 goto try_next_zone;
1697                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1698                                 /* scanned but unreclaimable */
1699                                 goto this_zone_full;
1700                         default:
1701                                 /* did we reclaim enough */
1702                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1703                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1704                                         goto this_zone_full;
1705                         }
1706                 }
1707
1708 try_this_zone:
1709                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1710                                                 gfp_mask, migratetype);
1711                 if (page)
1712                         break;
1713 this_zone_full:
1714                 if (NUMA_BUILD)
1715                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1716 try_next_zone:
1717                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1718                         /*
1719                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1720                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1721                          */
1722                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1723                         zlc_active = 1;
1724                         did_zlc_setup = 1;
1725                 }
1726         }
1727
1728         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1729                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1730                 zlc_active = 0;
1731                 goto zonelist_scan;
1732         }
1733         return page;
1734 }
1735
1736 /*
1737  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1738  * meminfo in irq context.
1739  */
1740 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1741 {
1742         bool ret = false;
1743
1744 #if NODES_SHIFT > 8
1745         ret = in_interrupt();
1746 #endif
1747         return ret;
1748 }
1749
1750 static inline int
1751 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1752                                 unsigned long pages_reclaimed)
1753 {
1754         /* Do not loop if specifically requested */
1755         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1756                 return 0;
1757
1758         /*
1759          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1760          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1761          * implementations.
1762          */
1763         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1764                 return 1;
1765
1766         /*
1767          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1768          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1769          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1770          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1771          * allocation still fails, we stop retrying.
1772          */
1773         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1774                 return 1;
1775
1776         /*
1777          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1778          * explicitly requests that.
1779          */
1780         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1781                 return 1;
1782
1783         return 0;
1784 }
1785
1786 static inline struct page *
1787 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1788         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1789         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1790         int migratetype)
1791 {
1792         struct page *page;
1793
1794         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1795         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1796                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1797                 return NULL;
1798         }
1799
1800         /*
1801          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1802          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1803          * we're still under heavy pressure.
1804          */
1805         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1806                 order, zonelist, high_zoneidx,
1807                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1808                 preferred_zone, migratetype);
1809         if (page)
1810                 goto out;
1811
1812         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
1813                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1814                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1815                         goto out;
1816                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
1817                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
1818                         goto out;
1819                 /*
1820                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
1821                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
1822                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
1823                  * it specifies __GFP_THISNODE.
1824                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
1825                  */
1826                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
1827                         goto out;
1828         }
1829         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1830         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask);
1831
1832 out:
1833         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1834         return page;
1835 }
1836
1837 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1838 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
1839 static struct page *
1840 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1841         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1842         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1843         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1844         bool sync_migration)
1845 {
1846         struct page *page;
1847
1848         if (!order || compaction_deferred(preferred_zone))
1849                 return NULL;
1850
1851         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1852         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
1853                                                 nodemask, sync_migration);
1854         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1855         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
1856
1857                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
1858                 drain_pages(get_cpu());
1859                 put_cpu();
1860
1861                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
1862                                 order, zonelist, high_zoneidx,
1863                                 alloc_flags, preferred_zone,
1864                                 migratetype);
1865                 if (page) {
1866                         preferred_zone->compact_considered = 0;
1867                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
1868                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
1869                         return page;
1870                 }
1871
1872                 /*
1873                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
1874                  * The most likely reason is that pages exist,
1875                  * but not enough to satisfy watermarks.
1876                  */
1877                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
1878                 defer_compaction(preferred_zone);
1879
1880                 cond_resched();
1881         }
1882
1883         return NULL;
1884 }
1885 #else
1886 static inline struct page *
1887 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1888         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1889         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1890         int migratetype, unsigned long *did_some_progress,
1891         bool sync_migration)
1892 {
1893         return NULL;
1894 }
1895 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1896
1897 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1898 static inline struct page *
1899 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1900         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1901         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1902         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1903 {
1904         struct page *page = NULL;
1905         struct reclaim_state reclaim_state;
1906         bool drained = false;
1907
1908         cond_resched();
1909
1910         /* We now go into synchronous reclaim */
1911         cpuset_memory_pressure_bump();
1912         current->flags |= PF_MEMALLOC;
1913         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1914         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1915         current->reclaim_state = &reclaim_state;
1916
1917         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1918
1919         current->reclaim_state = NULL;
1920         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1921         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1922
1923         cond_resched();
1924
1925         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
1926                 return NULL;
1927
1928 retry:
1929         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1930                                         zonelist, high_zoneidx,
1931                                         alloc_flags, preferred_zone,
1932                                         migratetype);
1933
1934         /*
1935          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
1936          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
1937          */
1938         if (!page && !drained) {
1939                 drain_all_pages();
1940                 drained = true;
1941                 goto retry;
1942         }
1943
1944         return page;
1945 }
1946
1947 /*
1948  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1949  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1950  */
1951 static inline struct page *
1952 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1953         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1954         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1955         int migratetype)
1956 {
1957         struct page *page;
1958
1959         do {
1960                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1961                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1962                         preferred_zone, migratetype);
1963
1964                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1965                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
1966         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1967
1968         return page;
1969 }
1970
1971 static inline
1972 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1973                                                 enum zone_type high_zoneidx,
1974                                                 enum zone_type classzone_idx)
1975 {
1976         struct zoneref *z;
1977         struct zone *zone;
1978
1979         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1980                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
1981 }
1982
1983 static inline int
1984 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1985 {
1986         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1987         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1988
1989         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1990         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
1991
1992         /*
1993          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1994          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1995          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1996          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1997          */
1998         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1999
2000         if (!wait) {
2001                 /*
2002                  * Not worth trying to allocate harder for
2003                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2004                  */
2005                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2006                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2007                 /*
2008                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2009                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2010                  */
2011                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2012         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2013                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2014
2015         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2016                 if (!in_interrupt() &&
2017                     ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2018                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2019                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2020         }
2021
2022         return alloc_flags;
2023 }
2024
2025 static inline struct page *
2026 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2027         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2028         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2029         int migratetype)
2030 {
2031         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2032         struct page *page = NULL;
2033         int alloc_flags;
2034         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2035         unsigned long did_some_progress;
2036         bool sync_migration = false;
2037
2038         /*
2039          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2040          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2041          * be using allocators in order of preference for an area that is
2042          * too large.
2043          */
2044         if (order >= MAX_ORDER) {
2045                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2046                 return NULL;
2047         }
2048
2049         /*
2050          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2051          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2052          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2053          * using a larger set of nodes after it has established that the
2054          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2055          * over allocated.
2056          */
2057         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2058                 goto nopage;
2059
2060 restart:
2061         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2062                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2063                                                 zone_idx(preferred_zone));
2064
2065         /*
2066          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2067          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2068          * to how we want to proceed.
2069          */
2070         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2071
2072         /*
2073          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2074          * cpusets.
2075          */
2076         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2077                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2078                                         &preferred_zone);
2079
2080         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2081         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2082                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2083                         preferred_zone, migratetype);
2084         if (page)
2085                 goto got_pg;
2086
2087 rebalance:
2088         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2089         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2090                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2091                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2092                                 preferred_zone, migratetype);
2093                 if (page)
2094                         goto got_pg;
2095         }
2096
2097         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2098         if (!wait)
2099                 goto nopage;
2100
2101         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2102         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2103                 goto nopage;
2104
2105         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2106         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2107                 goto nopage;
2108
2109         /*
2110          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2111          * attempts after direct reclaim are synchronous
2112          */
2113         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2114                                         zonelist, high_zoneidx,
2115                                         nodemask,
2116                                         alloc_flags, preferred_zone,
2117                                         migratetype, &did_some_progress,
2118                                         sync_migration);
2119         if (page)
2120                 goto got_pg;
2121         sync_migration = !(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD);
2122
2123         /* Try direct reclaim and then allocating */
2124         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2125                                         zonelist, high_zoneidx,
2126                                         nodemask,
2127                                         alloc_flags, preferred_zone,
2128                                         migratetype, &did_some_progress);
2129         if (page)
2130                 goto got_pg;
2131
2132         /*
2133          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2134          * running out of options and have to consider going OOM
2135          */
2136         if (!did_some_progress) {
2137                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2138                         if (oom_killer_disabled)
2139                                 goto nopage;
2140                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2141                                         zonelist, high_zoneidx,
2142                                         nodemask, preferred_zone,
2143                                         migratetype);
2144                         if (page)
2145                                 goto got_pg;
2146
2147                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2148                                 /*
2149                                  * The oom killer is not called for high-order
2150                                  * allocations that may fail, so if no progress
2151                                  * is being made, there are no other options and
2152                                  * retrying is unlikely to help.
2153                                  */
2154                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2155                                         goto nopage;
2156                                 /*
2157                                  * The oom killer is not called for lowmem
2158                                  * allocations to prevent needlessly killing
2159                                  * innocent tasks.
2160                                  */
2161                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2162                                         goto nopage;
2163                         }
2164
2165                         goto restart;
2166                 }
2167         }
2168
2169         /* Check if we should retry the allocation */
2170         pages_reclaimed += did_some_progress;
2171         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
2172                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2173                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2174                 goto rebalance;
2175         } else {
2176                 /*
2177                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2178                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2179                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2180                  */
2181                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2182                                         zonelist, high_zoneidx,
2183                                         nodemask,
2184                                         alloc_flags, preferred_zone,
2185                                         migratetype, &did_some_progress,
2186                                         sync_migration);
2187                 if (page)
2188                         goto got_pg;
2189         }
2190
2191 nopage:
2192         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
2193                 unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2194
2195                 /*
2196                  * This documents exceptions given to allocations in certain
2197                  * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2198                  * of allowed nodes.
2199                  */
2200                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2201                         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2202                             (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2203                                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2204                 if (in_interrupt() || !wait)
2205                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2206
2207                 if (!wait) {
2208                         pr_info("The following is only an harmless informational message.\n");
2209                         pr_info("Unless you get a _continuous_flood_ of these messages it means\n");
2210                         pr_info("everything is working fine. Allocations from irqs cannot be\n");
2211                         pr_info("perfectly reliable and the kernel is designed to handle that.\n");
2212                 }
2213                 pr_info("%s: page allocation failure. order:%d, mode:0x%x\n",
2214                         current->comm, order, gfp_mask);
2215                 dump_stack();
2216                 if (!should_suppress_show_mem())
2217                         show_mem(filter);
2218         }
2219         return page;
2220 got_pg:
2221         if (kmemcheck_enabled)
2222                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2223         return page;
2224
2225 }
2226
2227 /*
2228  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2229  */
2230 struct page *
2231 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2232                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2233 {
2234         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2235         struct zone *preferred_zone;
2236         struct page *page;
2237         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2238
2239         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2240
2241         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2242
2243         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2244
2245         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2246                 return NULL;
2247
2248         /*
2249          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2250          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2251          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2252          */
2253         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2254                 return NULL;
2255
2256         get_mems_allowed();
2257         /* The preferred zone is used for statistics later */
2258         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2259                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2260                                 &preferred_zone);
2261         if (!preferred_zone) {
2262                 put_mems_allowed();
2263                 return NULL;
2264         }
2265
2266         /* First allocation attempt */
2267         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2268                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
2269                         preferred_zone, migratetype);
2270         if (unlikely(!page))
2271                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2272                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2273                                 preferred_zone, migratetype);
2274         put_mems_allowed();
2275
2276         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2277         return page;
2278 }
2279 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2280
2281 /*
2282  * Common helper functions.
2283  */
2284 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2285 {
2286         struct page *page;
2287
2288         /*
2289          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2290          * a highmem page
2291          */
2292         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2293
2294         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2295         if (!page)
2296                 return 0;
2297         return (unsigned long) page_address(page);
2298 }
2299 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2300
2301 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2302 {
2303         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2304 }
2305 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2306
2307 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
2308 {
2309         int i = pagevec_count(pvec);
2310
2311         while (--i >= 0) {
2312                 trace_mm_pagevec_free(pvec->pages[i], pvec->cold);
2313                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
2314         }
2315 }
2316
2317 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2318 {
2319         if (put_page_testzero(page)) {
2320                 if (order == 0)
2321                         free_hot_cold_page(page, 0);
2322                 else
2323                         __free_pages_ok(page, order);
2324         }
2325 }
2326
2327 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2328
2329 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2330 {
2331         if (addr != 0) {
2332                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2333                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2334         }
2335 }
2336
2337 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2338
2339 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2340 {
2341         if (addr) {
2342                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2343                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2344
2345                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2346                 while (used < alloc_end) {
2347                         free_page(used);
2348                         used += PAGE_SIZE;
2349                 }
2350         }
2351         return (void *)addr;
2352 }
2353
2354 /**
2355  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2356  * @size: the number of bytes to allocate
2357  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2358  *
2359  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2360  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2361  * allocate memory in power-of-two pages.
2362  *
2363  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2364  *
2365  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2366  */
2367 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2368 {
2369         unsigned int order = get_order(size);
2370         unsigned long addr;
2371
2372         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2373         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2374 }
2375 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2376
2377 /**
2378  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2379  *                         pages on a node.
2380  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2381  * @size: the number of bytes to allocate
2382  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2383  *
2384  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2385  * back.
2386  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2387  * but is not exact.
2388  */
2389 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2390 {
2391         unsigned order = get_order(size);
2392         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2393         if (!p)
2394                 return NULL;
2395         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2396 }
2397 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2398
2399 /**
2400  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2401  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2402  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2403  *
2404  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2405  */
2406 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2407 {
2408         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2409         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2410
2411         while (addr < end) {
2412                 free_page(addr);
2413                 addr += PAGE_SIZE;
2414         }
2415 }
2416 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2417
2418 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2419 {
2420         struct zoneref *z;
2421         struct zone *zone;
2422
2423         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2424         unsigned int sum = 0;
2425
2426         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2427
2428         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2429                 unsigned long size = zone->present_pages;
2430                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2431                 if (size > high)
2432                         sum += size - high;
2433         }
2434
2435         return sum;
2436 }
2437
2438 /*
2439  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2440  */
2441 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2442 {
2443         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2444 }
2445 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2446
2447 /*
2448  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2449  */
2450 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2451 {
2452         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2453 }
2454
2455 static inline void show_node(struct zone *zone)
2456 {
2457         if (NUMA_BUILD)
2458                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2459 }
2460
2461 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2462 {
2463         val->totalram = totalram_pages;
2464         val->sharedram = 0;
2465         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2466         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2467         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2468         val->freehigh = nr_free_highpages();
2469         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2470 }
2471
2472 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2473
2474 #ifdef CONFIG_NUMA
2475 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2476 {
2477         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2478
2479         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2480         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2481 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2482         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2483         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2484                         NR_FREE_PAGES);
2485 #else
2486         val->totalhigh = 0;
2487         val->freehigh = 0;
2488 #endif
2489         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2490 }
2491 #endif
2492
2493 /*
2494  * Determine whether the zone's node should be displayed or not, depending on
2495  * whether SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to __show_free_areas().
2496  */
2497 static bool skip_free_areas_zone(unsigned int flags, const struct zone *zone)
2498 {
2499         bool ret = false;
2500
2501         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2502                 goto out;
2503
2504         get_mems_allowed();
2505         ret = !node_isset(zone->zone_pgdat->node_id,
2506                                 cpuset_current_mems_allowed);
2507         put_mems_allowed();
2508 out:
2509         return ret;
2510 }
2511
2512 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2513
2514 /*
2515  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2516  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2517  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2518  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2519  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2520  */
2521 void __show_free_areas(unsigned int filter)
2522 {
2523         int cpu;
2524         struct zone *zone;
2525
2526         for_each_populated_zone(zone) {
2527                 if (skip_free_areas_zone(filter, zone))
2528                         continue;
2529                 show_node(zone);
2530                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2531
2532                 for_each_online_cpu(cpu) {
2533                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2534
2535                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2536
2537                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2538                                cpu, pageset->pcp.high,
2539                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2540                 }
2541         }
2542
2543         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2544                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2545                 " unevictable:%lu"
2546                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2547                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2548                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2549                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2550                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2551                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2552                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2553                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2554                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2555                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2556                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2557                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2558                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2559                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2560                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2561                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2562                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2563                 global_page_state(NR_SHMEM),
2564                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2565                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2566
2567         for_each_populated_zone(zone) {
2568                 int i;
2569
2570                 if (skip_free_areas_zone(filter, zone))
2571                         continue;
2572                 show_node(zone);
2573                 printk("%s"
2574                         " free:%lukB"
2575                         " min:%lukB"
2576                         " low:%lukB"
2577                         " high:%lukB"
2578                         " active_anon:%lukB"
2579                         " inactive_anon:%lukB"
2580                         " active_file:%lukB"
2581                         " inactive_file:%lukB"
2582                         " unevictable:%lukB"
2583                         " isolated(anon):%lukB"
2584                         " isolated(file):%lukB"
2585                         " present:%lukB"
2586                         " mlocked:%lukB"
2587                         " dirty:%lukB"
2588                         " writeback:%lukB"
2589                         " mapped:%lukB"
2590                         " shmem:%lukB"
2591                         " slab_reclaimable:%lukB"
2592                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2593                         " kernel_stack:%lukB"
2594                         " pagetables:%lukB"
2595                         " unstable:%lukB"
2596                         " bounce:%lukB"
2597                         " writeback_tmp:%lukB"
2598                         " pages_scanned:%lu"
2599                         " all_unreclaimable? %s"
2600                         "\n",
2601                         zone->name,
2602                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2603                         K(min_wmark_pages(zone)),
2604                         K(low_wmark_pages(zone)),
2605                         K(high_wmark_pages(zone)),
2606                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2607                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2608                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2609                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2610                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2611                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
2612                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
2613                         K(zone->present_pages),
2614                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
2615                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
2616                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
2617                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
2618                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
2619                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
2620                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
2621                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
2622                                 THREAD_SIZE / 1024,
2623                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
2624                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
2625                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
2626                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
2627                         zone->pages_scanned,
2628                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
2629                         );
2630                 printk("lowmem_reserve[]:");
2631                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2632                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2633                 printk("\n");
2634         }
2635
2636         for_each_populated_zone(zone) {
2637                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2638
2639                 if (skip_free_areas_zone(filter, zone))
2640                         continue;
2641                 show_node(zone);
2642                 printk("%s: ", zone->name);
2643
2644                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2645                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2646                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2647                         total += nr[order] << order;
2648                 }
2649                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2650                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2651                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2652                 printk("= %lukB\n", K(total));
2653         }
2654
2655         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2656
2657         show_swap_cache_info();
2658 }
2659
2660 void show_free_areas(void)
2661 {
2662         __show_free_areas(0);
2663 }
2664
2665 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2666 {
2667         zoneref->zone = zone;
2668         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2669 }
2670
2671 /*
2672  * Builds allocation fallback zone lists.
2673  *
2674  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2675  */
2676 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2677                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2678 {
2679         struct zone *zone;
2680
2681         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2682         zone_type++;
2683
2684         do {
2685                 zone_type--;
2686                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2687                 if (populated_zone(zone)) {
2688                         zoneref_set_zone(zone,
2689                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2690                         check_highest_zone(zone_type);
2691                 }
2692
2693         } while (zone_type);
2694         return nr_zones;
2695 }
2696
2697
2698 /*
2699  *  zonelist_order:
2700  *  0 = automatic detection of better ordering.
2701  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2702  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2703  *
2704  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2705  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2706  */
2707 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2708 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2709 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2710
2711 /* zonelist order in the kernel.
2712  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2713  */
2714 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2715 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2716
2717
2718 #ifdef CONFIG_NUMA
2719 /* The value user specified ....changed by config */
2720 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2721 /* string for sysctl */
2722 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2723 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2724
2725 /*
2726  * interface for configure zonelist ordering.
2727  * command line option "numa_zonelist_order"
2728  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2729  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2730  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2731  */
2732
2733 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2734 {
2735         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2736                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2737         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2738                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2739         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2740                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2741         } else {
2742                 printk(KERN_WARNING
2743                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2744                         "%s\n", s);
2745                 return -EINVAL;
2746         }
2747         return 0;
2748 }
2749
2750 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2751 {
2752         int ret;
2753
2754         if (!s)
2755                 return 0;
2756
2757         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
2758         if (ret == 0)
2759                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2760
2761         return ret;
2762 }
2763 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2764
2765 /*
2766  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2767  */
2768 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2769                 void __user *buffer, size_t *length,
2770                 loff_t *ppos)
2771 {
2772         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2773         int ret;
2774         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
2775
2776         mutex_lock(&zl_order_mutex);
2777         if (write)
2778                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
2779         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
2780         if (ret)
2781                 goto out;
2782         if (write) {
2783                 int oldval = user_zonelist_order;
2784                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2785                         /*
2786                          * bogus value.  restore saved string
2787                          */
2788                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2789                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2790                         user_zonelist_order = oldval;
2791                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
2792                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
2793                         build_all_zonelists(NULL);
2794                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
2795                 }
2796         }
2797 out:
2798         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
2799         return ret;
2800 }
2801
2802
2803 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2804 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2805
2806 /**
2807  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2808  * @node: node whose fallback list we're appending
2809  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2810  *
2811  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2812  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2813  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2814  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2815  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2816  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2817  * on them otherwise.
2818  * It returns -1 if no node is found.
2819  */
2820 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2821 {
2822         int n, val;
2823         int min_val = INT_MAX;
2824         int best_node = -1;
2825         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2826
2827         /* Use the local node if we haven't already */
2828         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2829                 node_set(node, *used_node_mask);
2830                 return node;
2831         }
2832
2833         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2834
2835                 /* Don't want a node to appear more than once */
2836                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2837                         continue;
2838
2839                 /* Use the distance array to find the distance */
2840                 val = node_distance(node, n);
2841
2842                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2843                 val += (n < node);
2844
2845                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2846                 tmp = cpumask_of_node(n);
2847                 if (!cpumask_empty(tmp))
2848                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2849
2850                 /* Slight preference for less loaded node */
2851                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2852                 val += node_load[n];
2853
2854                 if (val < min_val) {
2855                         min_val = val;
2856                         best_node = n;
2857                 }
2858         }
2859
2860         if (best_node >= 0)
2861                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2862
2863         return best_node;
2864 }
2865
2866
2867 /*
2868  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2869  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2870  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2871  */
2872 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2873 {
2874         int j;
2875         struct zonelist *zonelist;
2876
2877         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2878         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2879                 ;
2880         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2881                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2882         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2883         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2884 }
2885
2886 /*
2887  * Build gfp_thisnode zonelists
2888  */
2889 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2890 {
2891         int j;
2892         struct zonelist *zonelist;
2893
2894         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2895         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2896         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2897         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2898 }
2899
2900 /*
2901  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2902  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2903  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2904  * may still exist in local DMA zone.
2905  */
2906 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2907
2908 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2909 {
2910         int pos, j, node;
2911         int zone_type;          /* needs to be signed */
2912         struct zone *z;
2913         struct zonelist *zonelist;
2914
2915         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2916         pos = 0;
2917         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2918                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2919                         node = node_order[j];
2920                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2921                         if (populated_zone(z)) {
2922                                 zoneref_set_zone(z,
2923                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2924                                 check_highest_zone(zone_type);
2925                         }
2926                 }
2927         }
2928         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2929         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2930 }
2931
2932 static int default_zonelist_order(void)
2933 {
2934         int nid, zone_type;
2935         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2936         struct zone *z;
2937         int average_size;
2938         /*
2939          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
2940          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2941          * into OOM very easily.
2942          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
2943          */
2944         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2945         low_kmem_size = 0;
2946         total_size = 0;
2947         for_each_online_node(nid) {
2948                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2949                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2950                         if (populated_zone(z)) {
2951                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2952                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2953                                 total_size += z->present_pages;
2954                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
2955                                 /*
2956                                  * If any node has only lowmem, then node order
2957                                  * is preferred to allow kernel allocations
2958                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
2959                                  * on other nodes when there is an abundance of
2960                                  * lowmem available to allocate from.
2961                                  */
2962                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2963                         }
2964                 }
2965         }
2966         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2967             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2968                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2969         /*
2970          * look into each node's config.
2971          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2972          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2973          */
2974         average_size = total_size /
2975                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2976         for_each_online_node(nid) {
2977                 low_kmem_size = 0;
2978                 total_size = 0;
2979                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2980                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2981                         if (populated_zone(z)) {
2982                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2983                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2984                                 total_size += z->present_pages;
2985                         }
2986                 }
2987                 if (low_kmem_size &&
2988                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2989                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2990                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2991         }
2992         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2993 }
2994
2995 static void set_zonelist_order(void)
2996 {
2997         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2998                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2999         else
3000                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3001 }
3002
3003 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3004 {
3005         int j, node, load;
3006         enum zone_type i;
3007         nodemask_t used_mask;
3008         int local_node, prev_node;
3009         struct zonelist *zonelist;
3010         int order = current_zonelist_order;
3011
3012         /* initialize zonelists */
3013         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3014                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3015                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3016                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3017         }
3018
3019         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3020         local_node = pgdat->node_id;
3021         load = nr_online_nodes;
3022         prev_node = local_node;
3023         nodes_clear(used_mask);
3024
3025         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3026         j = 0;
3027
3028         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3029                 int distance = node_distance(local_node, node);
3030
3031                 /*
3032                  * If another node is sufficiently far away then it is better
3033                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
3034                  */
3035                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
3036                         zone_reclaim_mode = 1;
3037
3038                 /*
3039                  * We don't want to pressure a particular node.
3040                  * So adding penalty to the first node in same
3041                  * distance group to make it round-robin.
3042                  */
3043                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
3044                         node_load[node] = load;
3045
3046                 prev_node = node;
3047                 load--;
3048                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3049                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3050                 else
3051                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3052         }
3053
3054         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3055                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3056                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3057         }
3058
3059         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3060 }
3061
3062 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3063 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3064 {
3065         struct zonelist *zonelist;
3066         struct zonelist_cache *zlc;
3067         struct zoneref *z;
3068
3069         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3070         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3071         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3072         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3073                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3074 }
3075
3076 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3077 /*
3078  * Return node id of node used for "local" allocations.
3079  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3080  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3081  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3082  */
3083 int local_memory_node(int node)
3084 {
3085         struct zone *zone;
3086
3087         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3088                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3089                                    NULL,
3090                                    &zone);
3091         return zone->node;
3092 }
3093 #endif
3094
3095 #else   /* CONFIG_NUMA */
3096
3097 static void set_zonelist_order(void)
3098 {
3099         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3100 }
3101
3102 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3103 {
3104         int node, local_node;
3105         enum zone_type j;
3106         struct zonelist *zonelist;
3107
3108         local_node = pgdat->node_id;
3109
3110         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3111         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3112
3113         /*
3114          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3115          * of all the other nodes.
3116          * We don't want to pressure a particular node, so when
3117          * building the zones for node N, we make sure that the
3118          * zones coming right after the local ones are those from
3119          * node N+1 (modulo N)
3120          */
3121         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3122                 if (!node_online(node))
3123                         continue;
3124                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3125                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3126         }
3127         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3128                 if (!node_online(node))
3129                         continue;
3130                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3131                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3132         }
3133
3134         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3135         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3136 }
3137
3138 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3139 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3140 {
3141         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3142 }
3143
3144 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3145
3146 /*
3147  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3148  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3149  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3150  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3151  * with interrupts disabled.
3152  *
3153  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3154  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3155  * hotplugged processors.
3156  *
3157  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3158  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3159  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3160  */
3161 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3162 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3163 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3164
3165 /*
3166  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3167  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3168  */
3169 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3170
3171 /* return values int ....just for stop_machine() */
3172 static __init_refok int __build_all_zonelists(void *data)
3173 {
3174         int nid;
3175         int cpu;
3176
3177 #ifdef CONFIG_NUMA
3178         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3179 #endif
3180         for_each_online_node(nid) {
3181                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3182
3183                 build_zonelists(pgdat);
3184                 build_zonelist_cache(pgdat);
3185         }
3186
3187         /*
3188          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3189          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3190          * each zone will be allocated later when the per cpu
3191          * allocator is available.
3192          *
3193          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3194          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3195          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3196          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3197          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3198          * (a chicken-egg dilemma).
3199          */
3200         for_each_possible_cpu(cpu) {
3201                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3202
3203 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3204                 /*
3205                  * We now know the "local memory node" for each node--
3206                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3207                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3208                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3209                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3210                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3211                  */
3212                 if (cpu_online(cpu))
3213                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3214 #endif
3215         }
3216
3217         return 0;
3218 }
3219
3220 /*
3221  * Called with zonelists_mutex held always
3222  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3223  */
3224 void __ref build_all_zonelists(void *data)
3225 {
3226         set_zonelist_order();
3227
3228         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3229                 __build_all_zonelists(NULL);
3230                 mminit_verify_zonelist();
3231                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3232         } else {
3233                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3234                    of zonelist */
3235 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3236                 if (data)
3237                         setup_zone_pageset((struct zone *)data);
3238 #endif
3239                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
3240                 /* cpuset refresh routine should be here */
3241         }
3242         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3243         /*
3244          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3245          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3246          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3247          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3248          * disabled and enable it later
3249          */
3250         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3251                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3252         else
3253                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3254
3255         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3256                 "Total pages: %ld\n",
3257                         nr_online_nodes,
3258                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3259                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3260                         vm_total_pages);
3261 #ifdef CONFIG_NUMA
3262         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3263 #endif
3264 }
3265
3266 /*
3267  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3268  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3269  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3270  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3271  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3272  * conservative, even though it seems large.
3273  *
3274  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3275  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3276  */
3277 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3278
3279 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3280 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3281 {
3282         unsigned long size = 1;
3283
3284         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3285
3286         while (size < pages)
3287                 size <<= 1;
3288
3289         /*
3290          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3291          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3292          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3293          */
3294         size = min(size, 4096UL);
3295
3296         return max(size, 4UL);
3297 }
3298 #else
3299 /*
3300  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3301  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3302  *
3303  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3304  *
3305  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3306  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3307  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3308  *
3309  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3310  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3311  *
3312  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3313  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3314  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3315  */
3316 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3317 {
3318         return 4096UL;
3319 }
3320 #endif
3321
3322 /*
3323  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3324  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3325  * hash function before the remainder is taken.
3326  */
3327 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3328 {
3329         return ffz(~size);
3330 }
3331
3332 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3333
3334 /*
3335  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3336  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3337  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3338  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3339  * blocks as reclaim kicks in
3340  */
3341 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3342 {
3343         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
3344         struct page *page;
3345         unsigned long block_migratetype;
3346         int reserve;
3347
3348         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
3349         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3350         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3351         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3352                                                         pageblock_order;
3353
3354         /*
3355          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3356          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3357          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3358          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3359          * future allocation of hugepages at runtime.
3360          */
3361         reserve = min(2, reserve);
3362
3363         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3364                 if (!pfn_valid(pfn))
3365                         continue;
3366                 page = pfn_to_page(pfn);
3367
3368                 /* Watch out for overlapping nodes */
3369                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3370                         continue;
3371
3372                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
3373                 if (PageReserved(page))
3374                         continue;
3375
3376                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3377
3378                 /* If this block is reserved, account for it */
3379                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3380                         reserve--;
3381                         continue;
3382                 }
3383
3384                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
3385                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3386                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
3387                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
3388                         reserve--;
3389                         continue;
3390                 }
3391
3392                 /*
3393                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3394                  * take it back
3395                  */
3396                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3397                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3398                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3399                 }
3400         }
3401 }
3402
3403 /*
3404  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3405  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3406  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3407  */
3408 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3409                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3410 {
3411         struct page *page;
3412         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3413         unsigned long pfn;
3414         struct zone *z;
3415
3416         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3417                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3418
3419         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3420         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3421                 /*
3422                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3423                  * handed to this function.  They do not
3424                  * exist on hotplugged memory.
3425                  */
3426                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3427                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3428                                 continue;
3429                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3430                                 continue;
3431                 }
3432                 page = pfn_to_page(pfn);
3433                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3434                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3435                 init_page_count(page);
3436                 reset_page_mapcount(page);
3437                 SetPageReserved(page);
3438                 /*
3439                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3440                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3441                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3442                  * the address space during boot when many long-lived
3443                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3444                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3445                  * setup_zone_migrate_reserve()
3446                  *
3447                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3448                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3449                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3450                  * pfn out of zone.
3451                  */
3452                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3453                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3454                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3455                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3456
3457                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3458 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3459                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3460                 if (!is_highmem_idx(zone))
3461                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3462 #endif
3463         }
3464 }
3465
3466 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3467 {
3468         int order, t;
3469         for_each_migratetype_order(order, t) {
3470                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3471                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3472         }
3473 }
3474
3475 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3476 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3477         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3478 #endif
3479
3480 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
3481 {
3482 #ifdef CONFIG_MMU
3483         int batch;
3484
3485         /*
3486          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3487          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3488          *
3489          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3490          */
3491         batch = zone->present_pages / 1024;
3492         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3493                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3494         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3495         if (batch < 1)
3496                 batch = 1;
3497
3498         /*
3499          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3500          * of 2 value was found to be more likely to have
3501          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3502          *
3503          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3504          * batches of pages, one task can end up with a lot
3505          * of pages of one half of the possible page colors
3506          * and the other with pages of the other colors.
3507          */
3508         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3509
3510         return batch;
3511
3512 #else
3513         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3514          * conditions.
3515          *
3516          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3517          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3518          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3519          *
3520          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3521          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3522          * can be a significant delay between the individual batches being
3523          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3524          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3525          */
3526         return 0;
3527 #endif
3528 }
3529
3530 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3531 {
3532         struct per_cpu_pages *pcp;
3533         int migratetype;
3534
3535         memset(p, 0, sizeof(*p));
3536
3537         pcp = &p->pcp;
3538         pcp->count = 0;
3539         pcp->high = 6 * batch;
3540         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3541         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3542                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3543 }
3544
3545 /*
3546  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3547  * to the value high for the pageset p.
3548  */
3549
3550 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3551                                 unsigned long high)
3552 {
3553         struct per_cpu_pages *pcp;
3554
3555         pcp = &p->pcp;
3556         pcp->high = high;
3557         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3558         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3559                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3560 }
3561
3562 static __meminit void setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3563 {
3564         int cpu;
3565
3566         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
3567
3568         for_each_possible_cpu(cpu) {
3569                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3570
3571                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
3572
3573                 if (percpu_pagelist_fraction)
3574                         setup_pagelist_highmark(pcp,
3575                                 (zone->present_pages /
3576                                         percpu_pagelist_fraction));
3577         }
3578 }
3579
3580 /*
3581  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
3582  * Before this call only boot pagesets were available.
3583  */
3584 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3585 {
3586         struct zone *zone;
3587
3588         for_each_populated_zone(zone)
3589                 setup_zone_pageset(zone);
3590 }
3591
3592 static noinline __init_refok
3593 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3594 {
3595         int i;
3596         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3597         size_t alloc_size;
3598
3599         /*
3600          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3601          * per zone.
3602          */
3603         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3604                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3605         zone->wait_table_bits =
3606                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3607         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3608                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3609
3610         if (!slab_is_available()) {
3611                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3612                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
3613         } else {
3614                 /*
3615                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3616                  * via memory hot-add.
3617                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3618                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3619                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3620                  * node itself as well.
3621                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3622                  * necessary.
3623                  */
3624                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3625         }
3626         if (!zone->wait_table)
3627                 return -ENOMEM;
3628
3629         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3630                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3631
3632         return 0;
3633 }
3634
3635 static int __zone_pcp_update(void *data)
3636 {
3637         struct zone *zone = data;
3638         int cpu;
3639         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
3640
3641         for_each_possible_cpu(cpu) {
3642                 struct per_cpu_pageset *pset;
3643                 struct per_cpu_pages *pcp;
3644
3645                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3646                 pcp = &pset->pcp;
3647
3648                 local_irq_save(flags);
3649                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3650                 setup_pageset(pset, batch);
3651                 local_irq_restore(flags);
3652         }
3653         return 0;
3654 }
3655
3656 void zone_pcp_update(struct zone *zone)
3657 {
3658         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
3659 }
3660
3661 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3662 {
3663         /*
3664          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
3665          * relies on the ability of the linker to provide the
3666          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
3667          */
3668         zone->pageset = &boot_pageset;
3669
3670         if (zone->present_pages)
3671                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
3672                         zone->name, zone->present_pages,
3673                                          zone_batchsize(zone));
3674 }
3675
3676 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3677                                         unsigned long zone_start_pfn,
3678                                         unsigned long size,
3679                                         enum memmap_context context)
3680 {
3681         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3682         int ret;
3683         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3684         if (ret)
3685                 return ret;
3686         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3687
3688         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3689
3690         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3691                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3692                         pgdat->node_id,
3693                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3694                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3695
3696         zone_init_free_lists(zone);
3697
3698         return 0;
3699 }
3700
3701 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3702 /*
3703  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3704  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3705  */
3706 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3707 {
3708         int i;
3709
3710         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3711                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3712                         return i;
3713
3714         return -1;
3715 }
3716
3717 /*
3718  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3719  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3720  */
3721 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3722 {
3723         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3724                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3725                         return index;
3726
3727         return -1;
3728 }
3729
3730 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3731 /*
3732  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3733  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3734  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3735  * alternative
3736  */
3737 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3738 {
3739         int i;
3740
3741         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3742                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3743                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3744
3745                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3746                         return early_node_map[i].nid;
3747         }
3748         /* This is a memory hole */
3749         return -1;
3750 }
3751 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3752
3753 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3754 {
3755         int nid;
3756
3757         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3758         if (nid >= 0)
3759                 return nid;
3760         /* just returns 0 */
3761         return 0;
3762 }
3763
3764 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3765 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3766 {
3767         int nid;
3768
3769         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3770         if (nid >= 0 && nid != node)
3771                 return false;
3772         return true;
3773 }
3774 #endif
3775
3776 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3777 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3778         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3779                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3780
3781 /**
3782  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3783  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3784  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3785  *
3786  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3787  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3788  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3789  */
3790 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3791                                                 unsigned long max_low_pfn)
3792 {
3793         int i;
3794
3795         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3796                 unsigned long size_pages = 0;
3797                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3798
3799                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3800                         continue;
3801
3802                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3803                         end_pfn = max_low_pfn;
3804
3805                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3806                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3807                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3808                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3809         }
3810 }
3811
3812 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK
3813 /*
3814  * Basic iterator support. Return the last range of PFNs for a node
3815  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns last region regardless of node
3816  */
3817 static int __meminit last_active_region_index_in_nid(int nid)
3818 {
3819         int i;
3820
3821         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i >= 0; i--)
3822                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3823                         return i;
3824
3825         return -1;
3826 }
3827
3828 /*
3829  * Basic iterator support. Return the previous active range of PFNs for a node
3830  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3831  */
3832 static int __meminit previous_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3833 {
3834         for (index = index - 1; index >= 0; index--)
3835                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3836                         return index;
3837
3838         return -1;
3839 }
3840
3841 #define for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) \
3842         for (i = last_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3843                                 i = previous_active_region_index_in_nid(i, nid))
3844
3845 u64 __init find_memory_core_early(int nid, u64 size, u64 align,
3846                                         u64 goal, u64 limit)
3847 {
3848         int i;
3849
3850         /* Need to go over early_node_map to find out good range for node */
3851         for_each_active_range_index_in_nid_reverse(i, nid) {
3852                 u64 addr;
3853                 u64 ei_start, ei_last;
3854                 u64 final_start, final_end;
3855
3856                 ei_last = early_node_map[i].end_pfn;
3857                 ei_last <<= PAGE_SHIFT;
3858                 ei_start = early_node_map[i].start_pfn;
3859                 ei_start <<= PAGE_SHIFT;
3860
3861                 final_start = max(ei_start, goal);
3862                 final_end = min(ei_last, limit);
3863
3864                 if (final_start >= final_end)
3865                         continue;
3866
3867                 addr = memblock_find_in_range(final_start, final_end, size, align);
3868
3869                 if (addr == MEMBLOCK_ERROR)
3870                         continue;
3871
3872                 return addr;
3873         }
3874
3875         return MEMBLOCK_ERROR;
3876 }
3877 #endif
3878
3879 int __init add_from_early_node_map(struct range *range, int az,
3880                                    int nr_range, int nid)
3881 {
3882         int i;
3883         u64 start, end;
3884
3885         /* need to go over early_node_map to find out good range for node */
3886         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3887                 start = early_node_map[i].start_pfn;
3888                 end = early_node_map[i].end_pfn;
3889                 nr_range = add_range(range, az, nr_range, start, end);
3890         }
3891         return nr_range;
3892 }
3893
3894 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3895 {
3896         int i;
3897         int ret;
3898
3899         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3900                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3901                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3902                 if (ret)
3903                         break;
3904         }
3905 }
3906 /**
3907  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3908  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3909  *
3910  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3911  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3912  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3913  */
3914 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3915 {
3916         int i;
3917
3918         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3919                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3920                                 early_node_map[i].start_pfn,
3921                                 early_node_map[i].end_pfn);
3922 }
3923
3924 /**
3925  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3926  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3927  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3928  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3929  *
3930  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3931  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3932  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3933  * PFNs will be 0.
3934  */
3935 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3936                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3937 {
3938         int i;
3939         *start_pfn = -1UL;
3940         *end_pfn = 0;
3941
3942         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3943                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3944                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3945         }
3946
3947         if (*start_pfn == -1UL)
3948                 *start_pfn = 0;
3949 }
3950
3951 /*
3952  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3953  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3954  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3955  */
3956 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3957 {
3958         int zone_index;
3959         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3960                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3961                         continue;
3962
3963                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3964                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3965                         break;
3966         }
3967
3968         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3969         movable_zone = zone_index;
3970 }
3971
3972 /*
3973  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3974  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
3975  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3976  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3977  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3978  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3979  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3980  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3981  */
3982 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3983                                         unsigned long zone_type,
3984                                         unsigned long node_start_pfn,
3985                                         unsigned long node_end_pfn,
3986                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3987                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3988 {
3989         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3990         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3991                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3992                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3993                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3994                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3995                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3996
3997                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3998                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3999                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4000                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4001
4002                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4003                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4004                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4005         }
4006 }
4007
4008 /*
4009  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4010  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4011  */
4012 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4013                                         unsigned long zone_type,
4014                                         unsigned long *ignored)
4015 {
4016         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4017         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4018
4019         /* Get the start and end of the node and zone */
4020         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4021         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4022         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4023         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4024                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4025                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4026
4027         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4028         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4029                 return 0;
4030
4031         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4032         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4033         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4034
4035         /* Return the spanned pages */
4036         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4037 }
4038
4039 /*
4040  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4041  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4042  */
4043 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4044                                 unsigned long range_start_pfn,
4045                                 unsigned long range_end_pfn)
4046 {
4047         int i = 0;
4048         unsigned long prev_end_pfn = 0, hole_pages = 0;
4049         unsigned long start_pfn;
4050
4051         /* Find the end_pfn of the first active range of pfns in the node */
4052         i = first_active_region_index_in_nid(nid);
4053         if (i == -1)
4054                 return 0;
4055
4056         prev_end_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4057
4058         /* Account for ranges before physical memory on this node */
4059         if (early_node_map[i].start_pfn > range_start_pfn)
4060                 hole_pages = prev_end_pfn - range_start_pfn;
4061
4062         /* Find all holes for the zone within the node */
4063         for (; i != -1; i = next_active_region_index_in_nid(i, nid)) {
4064
4065                 /* No need to continue if prev_end_pfn is outside the zone */
4066                 if (prev_end_pfn >= range_end_pfn)
4067                         break;
4068
4069                 /* Make sure the end of the zone is not within the hole */
4070                 start_pfn = min(early_node_map[i].start_pfn, range_end_pfn);
4071                 prev_end_pfn = max(prev_end_pfn, range_start_pfn);
4072
4073                 /* Update the hole size cound and move on */
4074                 if (start_pfn > range_start_pfn) {
4075                         BUG_ON(prev_end_pfn > start_pfn);
4076                         hole_pages += start_pfn - prev_end_pfn;
4077                 }
4078                 prev_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4079         }
4080
4081         /* Account for ranges past physical memory on this node */
4082         if (range_end_pfn > prev_end_pfn)
4083                 hole_pages += range_end_pfn -
4084                                 max(range_start_pfn, prev_end_pfn);
4085
4086         return hole_pages;
4087 }
4088
4089 /**
4090  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4091  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4092  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4093  *
4094  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4095  */
4096 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4097                                                         unsigned long end_pfn)
4098 {
4099         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4100 }
4101
4102 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4103 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4104                                         unsigned long zone_type,
4105                                         unsigned long *ignored)
4106 {
4107         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4108         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4109
4110         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4111         zone_start_pfn = max(arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type],
4112                                                         node_start_pfn);
4113         zone_end_pfn = min(arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type],
4114                                                         node_end_pfn);
4115
4116         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4117                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4118                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4119         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4120 }
4121
4122 #else
4123 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4124                                         unsigned long zone_type,
4125                                         unsigned long *zones_size)
4126 {
4127         return zones_size[zone_type];
4128 }
4129
4130 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4131                                                 unsigned long zone_type,
4132                                                 unsigned long *zholes_size)
4133 {
4134         if (!zholes_size)
4135                 return 0;
4136
4137         return zholes_size[zone_type];
4138 }
4139
4140 #endif
4141
4142 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4143                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4144 {
4145         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4146         enum zone_type i;
4147
4148         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4149                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4150                                                                 zones_size);
4151         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4152
4153         realtotalpages = totalpages;
4154         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4155                 realtotalpages -=
4156                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4157                                                                 zholes_size);
4158         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4159         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4160                                                         realtotalpages);
4161 }
4162
4163 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4164 /*
4165  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4166  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4167  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4168  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4169  * bytes.
4170  */
4171 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4172 {
4173         unsigned long usemapsize;
4174
4175         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4176         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4177         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4178         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4179
4180         return usemapsize / 8;
4181 }
4182
4183 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4184                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4185 {
4186         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4187         zone->pageblock_flags = NULL;
4188         if (usemapsize)
4189                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4190                                                                    usemapsize);
4191 }
4192 #else
4193 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4194                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4195 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4196
4197 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4198
4199 /* Return a sensible default order for the pageblock size. */
4200 static inline int pageblock_default_order(void)
4201 {
4202         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4203                 return HUGETLB_PAGE_ORDER;
4204
4205         return MAX_ORDER-1;
4206 }
4207
4208 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4209 static inline void __init set_pageblock_order(unsigned int order)
4210 {
4211         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4212         if (pageblock_order)
4213                 return;
4214
4215         /*
4216          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4217          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64
4218          */
4219         pageblock_order = order;
4220 }
4221 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4222
4223 /*
4224  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4225  * and pageblock_default_order() are unused as pageblock_order is set
4226  * at compile-time. See include/linux/pageblock-flags.h for the values of
4227  * pageblock_order based on the kernel config
4228  */
4229 static inline int pageblock_default_order(unsigned int order)
4230 {
4231         return MAX_ORDER-1;
4232 }
4233 #define set_pageblock_order(x)  do {} while (0)
4234
4235 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4236
4237 /*
4238  * Set up the zone data structures:
4239  *   - mark all pages reserved
4240  *   - mark all memory queues empty
4241  *   - clear the memory bitmaps
4242  */
4243 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4244                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4245 {
4246         enum zone_type j;
4247         int nid = pgdat->node_id;
4248         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4249         int ret;
4250
4251         pgdat_resize_init(pgdat);
4252         pgdat->nr_zones = 0;
4253         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4254         pgdat->kswapd_max_order = 0;
4255         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4256         
4257         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4258                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4259                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4260                 enum lru_list l;
4261
4262                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4263                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4264                                                                 zholes_size);
4265
4266                 /*
4267                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4268                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4269                  * and per-cpu initialisations
4270                  */
4271                 memmap_pages =
4272                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4273                 if (realsize >= memmap_pages) {
4274                         realsize -= memmap_pages;
4275                         if (memmap_pages)
4276                                 printk(KERN_DEBUG
4277                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4278                                        zone_names[j], memmap_pages);
4279                 } else
4280                         printk(KERN_WARNING
4281                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4282                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4283
4284                 /* Account for reserved pages */
4285                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4286                         realsize -= dma_reserve;
4287                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4288                                         zone_names[0], dma_reserve);
4289                 }
4290
4291                 if (!is_highmem_idx(j))
4292                         nr_kernel_pages += realsize;
4293                 nr_all_pages += realsize;
4294
4295                 zone->spanned_pages = size;
4296                 zone->present_pages = realsize;
4297 #ifdef CONFIG_NUMA
4298                 zone->node = nid;
4299                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4300                                                 / 100;
4301                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4302 #endif
4303                 zone->name = zone_names[j];
4304                 spin_lock_init(&zone->lock);
4305                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4306                 zone_seqlock_init(zone);
4307                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4308
4309                 zone_pcp_init(zone);
4310                 for_each_lru(l) {
4311                         INIT_LIST_HEAD(&zone->lru[l].list);
4312                         zone->reclaim_stat.nr_saved_scan[l] = 0;
4313                 }
4314                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[0] = 0;
4315                 zone->reclaim_stat.recent_rotated[1] = 0;
4316                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[0] = 0;
4317                 zone->reclaim_stat.recent_scanned[1] = 0;
4318                 zap_zone_vm_stats(zone);
4319                 zone->flags = 0;
4320                 if (!size)
4321                         continue;
4322
4323                 set_pageblock_order(pageblock_default_order());
4324                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4325                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4326                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4327                 BUG_ON(ret);
4328                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4329                 zone_start_pfn += size;
4330         }
4331 }
4332
4333 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4334 {
4335         /* Skip empty nodes */
4336         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4337                 return;
4338
4339 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4340         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4341         if (!pgdat->node_mem_map) {
4342                 unsigned long size, start, end;
4343                 struct page *map;
4344
4345                 /*
4346                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4347                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4348                  * for the buddy allocator to function correctly.
4349                  */
4350                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4351                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4352                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4353                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4354                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4355                 if (!map)
4356                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4357                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4358         }
4359 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4360         /*
4361          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4362          */
4363         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4364                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4365 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4366                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4367                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4368 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4369         }
4370 #endif
4371 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4372 }
4373
4374 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4375                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4376 {
4377         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4378
4379         pgdat->node_id = nid;
4380         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4381         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4382
4383         alloc_node_mem_map(pgdat);
4384 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4385         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4386                 nid, (unsigned long)pgdat,
4387                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4388 #endif
4389
4390         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4391 }
4392
4393 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
4394
4395 #if MAX_NUMNODES > 1
4396 /*
4397  * Figure out the number of possible node ids.
4398  */
4399 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4400 {
4401         unsigned int node;
4402         unsigned int highest = 0;
4403
4404         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4405                 highest = node;
4406         nr_node_ids = highest + 1;
4407 }
4408 #else
4409 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4410 {
4411 }
4412 #endif
4413
4414 /**
4415  * add_active_range - Register a range of PFNs backed by physical memory
4416  * @nid: The node ID the range resides on
4417  * @start_pfn: The start PFN of the available physical memory
4418  * @end_pfn: The end PFN of the available physical memory
4419  *
4420  * These ranges are stored in an early_node_map[] and later used by
4421  * free_area_init_nodes() to calculate zone sizes and holes. If the
4422  * range spans a memory hole, it is up to the architecture to ensure
4423  * the memory is not freed by the bootmem allocator. If possible
4424  * the range being registered will be merged with existing ranges.
4425  */
4426 void __init add_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4427                                                 unsigned long end_pfn)
4428 {
4429         int i;
4430
4431         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memory_register",
4432                         "Entering add_active_range(%d, %#lx, %#lx) "
4433                         "%d entries of %d used\n",
4434                         nid, start_pfn, end_pfn,
4435                         nr_nodemap_entries, MAX_ACTIVE_REGIONS);
4436
4437         mminit_validate_memmodel_limits(&start_pfn, &end_pfn);
4438
4439         /* Merge with existing active regions if possible */
4440         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4441                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4442                         continue;
4443
4444                 /* Skip if an existing region covers this new one */
4445                 if (start_pfn >= early_node_map[i].start_pfn &&
4446                                 end_pfn <= early_node_map[i].end_pfn)
4447                         return;
4448
4449                 /* Merge forward if suitable */
4450                 if (start_pfn <= early_node_map[i].end_pfn &&
4451                                 end_pfn > early_node_map[i].end_pfn) {
4452                         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4453                         return;
4454                 }
4455
4456                 /* Merge backward if suitable */
4457                 if (start_pfn < early_node_map[i].start_pfn &&
4458                                 end_pfn >= early_node_map[i].start_pfn) {
4459                         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4460                         return;
4461                 }
4462         }
4463
4464         /* Check that early_node_map is large enough */
4465         if (i >= MAX_ACTIVE_REGIONS) {
4466                 printk(KERN_CRIT "More than %d memory regions, truncating\n",
4467                                                         MAX_ACTIVE_REGIONS);
4468                 return;
4469         }
4470
4471         early_node_map[i].nid = nid;
4472         early_node_map[i].start_pfn = start_pfn;
4473         early_node_map[i].end_pfn = end_pfn;
4474         nr_nodemap_entries = i + 1;
4475 }
4476
4477 /**
4478  * remove_active_range - Shrink an existing registered range of PFNs
4479  * @nid: The node id the range is on that should be shrunk
4480  * @start_pfn: The new PFN of the range
4481  * @end_pfn: The new PFN of the range
4482  *
4483  * i386 with NUMA use alloc_remap() to store a node_mem_map on a local node.
4484  * The map is kept near the end physical page range that has already been
4485  * registered. This function allows an arch to shrink an existing registered
4486  * range.
4487  */
4488 void __init remove_active_range(unsigned int nid, unsigned long start_pfn,
4489                                 unsigned long end_pfn)
4490 {
4491         int i, j;
4492         int removed = 0;
4493
4494         printk(KERN_DEBUG "remove_active_range (%d, %lu, %lu)\n",
4495                           nid, start_pfn, end_pfn);
4496
4497         /* Find the old active region end and shrink */
4498         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4499                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4500                     early_node_map[i].end_pfn <= end_pfn) {
4501                         /* clear it */
4502                         early_node_map[i].start_pfn = 0;
4503                         early_node_map[i].end_pfn = 0;
4504                         removed = 1;
4505                         continue;
4506                 }
4507                 if (early_node_map[i].start_pfn < start_pfn &&
4508                     early_node_map[i].end_pfn > start_pfn) {
4509                         unsigned long temp_end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4510                         early_node_map[i].end_pfn = start_pfn;
4511                         if (temp_end_pfn > end_pfn)
4512                                 add_active_range(nid, end_pfn, temp_end_pfn);
4513                         continue;
4514                 }
4515                 if (early_node_map[i].start_pfn >= start_pfn &&
4516                     early_node_map[i].end_pfn > end_pfn &&
4517                     early_node_map[i].start_pfn < end_pfn) {
4518                         early_node_map[i].start_pfn = end_pfn;
4519                         continue;
4520                 }
4521         }
4522
4523         if (!removed)
4524                 return;
4525
4526         /* remove the blank ones */
4527         for (i = nr_nodemap_entries - 1; i > 0; i--) {
4528                 if (early_node_map[i].nid != nid)
4529                         continue;
4530                 if (early_node_map[i].end_pfn)
4531                         continue;
4532                 /* we found it, get rid of it */
4533                 for (j = i; j < nr_nodemap_entries - 1; j++)
4534                         memcpy(&early_node_map[j], &early_node_map[j+1],
4535                                 sizeof(early_node_map[j]));
4536                 j = nr_nodemap_entries - 1;
4537                 memset(&early_node_map[j], 0, sizeof(early_node_map[j]));
4538                 nr_nodemap_entries--;
4539         }
4540 }
4541
4542 /**
4543  * remove_all_active_ranges - Remove all currently registered regions
4544  *
4545  * During discovery, it may be found that a table like SRAT is invalid
4546  * and an alternative discovery method must be used. This function removes
4547  * all currently registered regions.
4548  */
4549 void __init remove_all_active_ranges(void)
4550 {
4551         memset(early_node_map, 0, sizeof(early_node_map));
4552         nr_nodemap_entries = 0;
4553 }
4554
4555 /* Compare two active node_active_regions */
4556 static int __init cmp_node_active_region(const void *a, const void *b)
4557 {
4558         struct node_active_region *arange = (struct node_active_region *)a;
4559         struct node_active_region *brange = (struct node_active_region *)b;
4560
4561         /* Done this way to avoid overflows */
4562         if (arange->start_pfn > brange->start_pfn)
4563                 return 1;
4564         if (arange->start_pfn < brange->start_pfn)
4565                 return -1;
4566
4567         return 0;
4568 }
4569
4570 /* sort the node_map by start_pfn */
4571 void __init sort_node_map(void)
4572 {
4573         sort(early_node_map, (size_t)nr_nodemap_entries,
4574                         sizeof(struct node_active_region),
4575                         cmp_node_active_region, NULL);
4576 }
4577
4578 /* Find the lowest pfn for a node */
4579 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4580 {
4581         int i;
4582         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4583
4584         /* Assuming a sorted map, the first range found has the starting pfn */
4585         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
4586                 min_pfn = min(min_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
4587
4588         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4589                 printk(KERN_WARNING
4590                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4591                 return 0;
4592         }
4593
4594         return min_pfn;
4595 }
4596
4597 /**
4598  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4599  *
4600  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4601  * add_active_range().
4602  */
4603 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4604 {
4605         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4606 }
4607
4608 /*
4609  * early_calculate_totalpages()
4610  * Sum pages in active regions for movable zone.
4611  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4612  */
4613 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4614 {
4615         int i;
4616         unsigned long totalpages = 0;
4617
4618         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
4619                 unsigned long pages = early_node_map[i].end_pfn -
4620                                                 early_node_map[i].start_pfn;
4621                 totalpages += pages;
4622                 if (pages)
4623                         node_set_state(early_node_map[i].nid, N_HIGH_MEMORY);
4624         }
4625         return totalpages;
4626 }
4627
4628 /*
4629  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4630  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4631  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4632  * others
4633  */
4634 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(unsigned long *movable_pfn)
4635 {
4636         int i, nid;
4637         unsigned long usable_startpfn;
4638         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4639         /* save the state before borrow the nodemask */
4640         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4641         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4642         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4643
4644         /*
4645          * If movablecore was specified, calculate what size of
4646          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4647          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4648          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4649          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4650          * what movablecore would have allowed.
4651          */
4652         if (required_movablecore) {
4653                 unsigned long corepages;
4654
4655                 /*
4656                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4657                  * was requested by the user
4658                  */
4659                 required_movablecore =
4660                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4661                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4662
4663                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4664         }
4665
4666         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4667         if (!required_kernelcore)
4668                 goto out;
4669
4670         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4671         find_usable_zone_for_movable();
4672         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4673
4674 restart:
4675         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4676         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4677         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4678                 /*
4679                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4680                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4681                  * amount of memory for the kernel
4682                  */
4683                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4684                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4685
4686                 /*
4687                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4688                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4689                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4690                  */
4691                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4692
4693                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4694                 for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
4695                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4696                         unsigned long size_pages;
4697
4698                         start_pfn = max(early_node_map[i].start_pfn,
4699                                                 zone_movable_pfn[nid]);
4700                         end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
4701                         if (start_pfn >= end_pfn)
4702                                 continue;
4703
4704                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4705                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4706                                 unsigned long kernel_pages;
4707                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4708                                                                 - start_pfn;
4709
4710                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4711                                                         kernelcore_remaining);
4712                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4713                                                         required_kernelcore);
4714
4715                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4716                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4717
4718                                         /*
4719                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4720                                          * that if we have to rebalance
4721                                          * kernelcore across nodes, we will
4722                                          * not double account here
4723                                          */
4724                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4725                                         continue;
4726                                 }
4727                                 start_pfn = usable_startpfn;
4728                         }
4729
4730                         /*
4731                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4732                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4733                          * number of pages used as kernelcore
4734                          */
4735                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4736                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4737                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4738                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4739
4740                         /*
4741                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4742                          * break if the kernelcore for this node has been
4743                          * satisified
4744                          */
4745                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4746                                                                 size_pages);
4747                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4748                         if (!kernelcore_remaining)
4749                                 break;
4750                 }
4751         }
4752
4753         /*
4754          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4755          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4756          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4757          * satisified
4758          */
4759         usable_nodes--;
4760         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4761                 goto restart;
4762
4763         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4764         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4765                 zone_movable_pfn[nid] =
4766                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4767
4768 out:
4769         /* restore the node_state */
4770         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4771 }
4772
4773 /* Any regular memory on that node ? */
4774 static void check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4775 {
4776 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4777         enum zone_type zone_type;
4778
4779         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4780                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4781                 if (zone->present_pages)
4782                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4783         }
4784 #endif
4785 }
4786
4787 /**
4788  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4789  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4790  *
4791  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4792  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4793  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4794  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4795  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4796  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4797  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4798  * at arch_max_dma_pfn.
4799  */
4800 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4801 {
4802         unsigned long nid;
4803         int i;
4804
4805         /* Sort early_node_map as initialisation assumes it is sorted */
4806         sort_node_map();
4807
4808         /* Record where the zone boundaries are */
4809         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4810                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4811         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4812                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4813         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4814         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4815         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4816                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4817                         continue;
4818                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4819                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4820                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4821                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4822         }
4823         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4824         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4825
4826         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4827         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4828         find_zone_movable_pfns_for_nodes(zone_movable_pfn);
4829
4830         /* Print out the zone ranges */
4831         printk("Zone PFN ranges:\n");
4832         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4833                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4834                         continue;
4835                 printk("  %-8s ", zone_names[i]);
4836                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4837                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4838                         printk("empty\n");
4839                 else
4840                         printk("%0#10lx -> %0#10lx\n",
4841                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i],
4842                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i]);
4843         }
4844
4845         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4846         printk("Movable zone start PFN for each node\n");
4847         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4848                 if (zone_movable_pfn[i])
4849                         printk("  Node %d: %lu\n", i, zone_movable_pfn[i]);
4850         }
4851
4852         /* Print out the early_node_map[] */
4853         printk("early_node_map[%d] active PFN ranges\n", nr_nodemap_entries);
4854         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
4855                 printk("  %3d: %0#10lx -> %0#10lx\n", early_node_map[i].nid,
4856                                                 early_node_map[i].start_pfn,
4857                                                 early_node_map[i].end_pfn);
4858
4859         /* Initialise every node */
4860         mminit_verify_pageflags_layout();
4861         setup_nr_node_ids();
4862         for_each_online_node(nid) {
4863                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4864                 free_area_init_node(nid, NULL,
4865                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4866
4867                 /* Any memory on that node */
4868                 if (pgdat->node_present_pages)
4869                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4870                 check_for_regular_memory(pgdat);
4871         }
4872 }
4873
4874 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4875 {
4876         unsigned long long coremem;
4877         if (!p)
4878                 return -EINVAL;
4879
4880         coremem = memparse(p, &p);
4881         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
4882
4883         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
4884         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
4885
4886         return 0;
4887 }
4888
4889 /*
4890  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4891  * cannot be reclaimed or migrated.
4892  */
4893 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
4894 {
4895         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
4896 }
4897
4898 /*
4899  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
4900  * can be reclaimed or migrated.
4901  */
4902 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
4903 {
4904         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
4905 }
4906
4907 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
4908 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
4909
4910 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
4911
4912 /**
4913  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
4914  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
4915  *
4916  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
4917  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
4918  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
4919  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
4920  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
4921  * smaller per-cpu batchsize.
4922  */
4923 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
4924 {
4925         dma_reserve = new_dma_reserve;
4926 }
4927
4928 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
4929 {
4930         free_area_init_node(0, zones_size,
4931                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
4932 }
4933
4934 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
4935                                  unsigned long action, void *hcpu)
4936 {
4937         int cpu = (unsigned long)hcpu;
4938
4939         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
4940                 drain_pages(cpu);
4941
4942                 /*
4943                  * Spill the event counters of the dead processor
4944                  * into the current processors event counters.
4945                  * This artificially elevates the count of the current
4946                  * processor.
4947                  */
4948                 vm_events_fold_cpu(cpu);
4949
4950                 /*
4951                  * Zero the differential counters of the dead processor
4952                  * so that the vm statistics are consistent.
4953                  *
4954                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
4955                  * race with what we are doing.
4956                  */
4957                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
4958         }
4959         return NOTIFY_OK;
4960 }
4961
4962 void __init page_alloc_init(void)
4963 {
4964         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
4965 }
4966
4967 /*
4968  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
4969  *      or min_free_kbytes changes.
4970  */
4971 static void calculate_totalreserve_pages(void)
4972 {
4973         struct pglist_data *pgdat;
4974         unsigned long reserve_pages = 0;
4975         enum zone_type i, j;
4976
4977         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4978                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4979                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4980                         unsigned long max = 0;
4981
4982                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
4983                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4984                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
4985                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
4986                         }
4987
4988                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
4989                         max += high_wmark_pages(zone);
4990
4991                         if (max > zone->present_pages)
4992                                 max = zone->present_pages;
4993                         reserve_pages += max;
4994                 }
4995         }
4996         totalreserve_pages = reserve_pages;
4997 }
4998
4999 /*
5000  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5001  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5002  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5003  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5004  */
5005 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5006 {
5007         struct pglist_data *pgdat;
5008         enum zone_type j, idx;
5009
5010         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5011                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5012                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5013                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5014
5015                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5016
5017                         idx = j;
5018                         while (idx) {
5019                                 struct zone *lower_zone;
5020
5021                                 idx--;
5022
5023                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5024                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5025
5026                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5027                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5028                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5029                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5030                         }
5031                 }
5032         }
5033
5034         /* update totalreserve_pages */
5035         calculate_totalreserve_pages();
5036 }
5037
5038 /**
5039  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5040  * or when memory is hot-{added|removed}
5041  *
5042  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5043  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5044  */
5045 void setup_per_zone_wmarks(void)
5046 {
5047         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5048         unsigned long lowmem_pages = 0;
5049         struct zone *zone;
5050         unsigned long flags;
5051
5052         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5053         for_each_zone(zone) {
5054                 if (!is_highmem(zone))
5055                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5056         }
5057
5058         for_each_zone(zone) {
5059                 u64 tmp;
5060
5061                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5062                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5063                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5064                 if (is_highmem(zone)) {
5065                         /*
5066                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5067                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5068                          * value here.
5069                          *
5070                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5071                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5072                          * not be capped for highmem.
5073                          */
5074                         int min_pages;
5075
5076                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5077                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5078                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5079                         if (min_pages > 128)
5080                                 min_pages = 128;
5081                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5082                 } else {
5083                         /*
5084                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5085                          * proportionate to the zone's size.
5086                          */
5087                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5088                 }
5089
5090                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5091                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5092                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5093                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5094         }
5095
5096 #ifdef CONFIG_XEN
5097         for_each_populated_zone(zone) {
5098                 unsigned int cpu;
5099
5100                 for_each_online_cpu(cpu) {
5101                         unsigned long high;
5102
5103                         high = percpu_pagelist_fraction
5104                                ? zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction
5105                                : 5 * zone_batchsize(zone);
5106                         setup_pagelist_highmark(
5107                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5108                 }
5109         }
5110 #endif
5111
5112         /* update totalreserve_pages */
5113         calculate_totalreserve_pages();
5114 }
5115
5116 /*
5117  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5118  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5119  * to be referenced again before it is swapped out.
5120  *
5121  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5122  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5123  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5124  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5125  *
5126  * total     target    max
5127  * memory    ratio     inactive anon
5128  * -------------------------------------
5129  *   10MB       1         5MB
5130  *  100MB       1        50MB
5131  *    1GB       3       250MB
5132  *   10GB      10       0.9GB
5133  *  100GB      31         3GB
5134  *    1TB     101        10GB
5135  *   10TB     320        32GB
5136  */
5137 void calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5138 {
5139         unsigned int gb, ratio;
5140
5141         /* Zone size in gigabytes */
5142         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5143         if (gb)
5144                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5145         else
5146                 ratio = 1;
5147
5148         zone->inactive_ratio = ratio;
5149 }
5150
5151 static void __init setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5152 {
5153         struct zone *zone;
5154
5155         for_each_zone(zone)
5156                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5157 }
5158
5159 /*
5160  * Initialise min_free_kbytes.
5161  *
5162  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5163  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5164  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5165  *
5166  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5167  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5168  *
5169  * which yields
5170  *
5171  * 16MB:        512k
5172  * 32MB:        724k
5173  * 64MB:        1024k
5174  * 128MB:       1448k
5175  * 256MB:       2048k
5176  * 512MB:       2896k
5177  * 1024MB:      4096k
5178  * 2048MB:      5792k
5179  * 4096MB:      8192k
5180  * 8192MB:      11584k
5181  * 16384MB:     16384k
5182  */
5183 static int __init init_per_zone_wmark_min(void)
5184 {
5185         unsigned long lowmem_kbytes;
5186
5187         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5188
5189         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5190         if (min_free_kbytes < 128)
5191                 min_free_kbytes = 128;
5192         if (min_free_kbytes > 65536)
5193                 min_free_kbytes = 65536;
5194         setup_per_zone_wmarks();
5195         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5196         setup_per_zone_inactive_ratio();
5197         return 0;
5198 }
5199 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5200
5201 /*
5202  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5203  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5204  *      changes.
5205  */
5206 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5207         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5208 {
5209         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5210         if (write)
5211                 setup_per_zone_wmarks();
5212         return 0;
5213 }
5214
5215 #ifdef CONFIG_NUMA
5216 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5217         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5218 {
5219         struct zone *zone;
5220         int rc;
5221
5222         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5223         if (rc)
5224                 return rc;
5225
5226         for_each_zone(zone)
5227                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5228                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5229         return 0;
5230 }
5231
5232 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5233         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5234 {
5235         struct zone *zone;
5236         int rc;
5237
5238         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5239         if (rc)
5240                 return rc;
5241
5242         for_each_zone(zone)
5243                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5244                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5245         return 0;
5246 }
5247 #endif
5248
5249 /*
5250  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5251  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5252  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5253  *
5254  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5255  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5256  * if in function of the boot time zone sizes.
5257  */
5258 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5259         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5260 {
5261         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5262         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5263         return 0;
5264 }
5265
5266 /*
5267  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5268  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5269  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5270  */
5271
5272 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5273         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5274 {
5275         struct zone *zone;
5276         unsigned int cpu;
5277         int ret;
5278
5279         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5280         if (!write || (ret == -EINVAL))
5281                 return ret;
5282         for_each_populated_zone(zone) {
5283                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5284                         unsigned long  high;
5285                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5286                         setup_pagelist_highmark(
5287                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5288                 }
5289         }
5290         return 0;
5291 }
5292
5293 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5294
5295 #ifdef CONFIG_NUMA
5296 static int __init set_hashdist(char *str)
5297 {
5298         if (!str)
5299                 return 0;
5300         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5301         return 1;
5302 }
5303 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5304 #endif
5305
5306 /*
5307  * allocate a large system hash table from bootmem
5308  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5309  *   quantity of entries
5310  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5311  */
5312 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5313                                      unsigned long bucketsize,
5314                                      unsigned long numentries,
5315                                      int scale,
5316                                      int flags,
5317                                      unsigned int *_hash_shift,
5318                                      unsigned int *_hash_mask,
5319                                      unsigned long limit)
5320 {
5321         unsigned long long max = limit;
5322         unsigned long log2qty, size;
5323         void *table = NULL;
5324
5325         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5326         if (!numentries) {
5327                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5328                 numentries = nr_kernel_pages;
5329                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5330                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5331                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5332
5333                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5334                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5335                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5336                 else
5337                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5338
5339                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5340                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5341                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5342                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5343                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5344                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5345                                 BUG_ON(!numentries);
5346                         }
5347                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5348                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5349         }
5350         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5351
5352         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5353         if (max == 0) {
5354                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5355                 do_div(max, bucketsize);
5356         }
5357
5358         if (numentries > max)
5359                 numentries = max;
5360
5361         log2qty = ilog2(numentries);
5362
5363         do {
5364                 size = bucketsize << log2qty;
5365                 if (flags & HASH_EARLY)
5366                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5367                 else if (hashdist)
5368                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5369                 else {
5370                         /*
5371                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5372                          * some pages at the end of hash table which
5373                          * alloc_pages_exact() automatically does
5374                          */
5375                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5376                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5377                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5378                         }
5379                 }
5380         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5381
5382         if (!table)
5383                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5384
5385         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5386                tablename,
5387                (1UL << log2qty),
5388                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5389                size);
5390
5391         if (_hash_shift)
5392                 *_hash_shift = log2qty;
5393         if (_hash_mask)
5394                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5395
5396         return table;
5397 }
5398
5399 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5400 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5401                                                         unsigned long pfn)
5402 {
5403 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5404         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5405 #else
5406         return zone->pageblock_flags;
5407 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5408 }
5409
5410 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5411 {
5412 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5413         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5414         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5415 #else
5416         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5417         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5418 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5419 }
5420
5421 /**
5422  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5423  * @page: The page within the block of interest
5424  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5425  * @end_bitidx: The last bit of interest
5426  * returns pageblock_bits flags
5427  */
5428 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5429                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5430 {
5431         struct zone *zone;
5432         unsigned long *bitmap;
5433         unsigned long pfn, bitidx;
5434         unsigned long flags = 0;
5435         unsigned long value = 1;
5436
5437         zone = page_zone(page);
5438         pfn = page_to_pfn(page);
5439         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5440         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5441
5442         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5443                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5444                         flags |= value;
5445
5446         return flags;
5447 }
5448
5449 /**
5450  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5451  * @page: The page within the block of interest
5452  * @start_bitidx: The first bit of interest
5453  * @end_bitidx: The last bit of interest
5454  * @flags: The flags to set
5455  */
5456 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5457                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5458 {
5459         struct zone *zone;
5460         unsigned long *bitmap;
5461         unsigned long pfn, bitidx;
5462         unsigned long value = 1;
5463
5464         zone = page_zone(page);
5465         pfn = page_to_pfn(page);
5466         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5467         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5468         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5469         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5470
5471         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5472                 if (flags & value)
5473                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5474                 else
5475                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5476 }
5477
5478 /*
5479  * This is designed as sub function...plz see page_isolation.c also.
5480  * set/clear page block's type to be ISOLATE.
5481  * page allocater never alloc memory from ISOLATE block.
5482  */
5483
5484 static int
5485 __count_immobile_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count)
5486 {
5487         unsigned long pfn, iter, found;
5488         /*
5489          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5490          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains immobile pages
5491          */
5492         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5493                 return true;
5494
5495         if (get_pageblock_migratetype(page) == MIGRATE_MOVABLE)
5496                 return true;
5497
5498         pfn = page_to_pfn(page);
5499         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5500                 unsigned long check = pfn + iter;
5501
5502                 if (!pfn_valid_within(check))
5503                         continue;
5504
5505                 page = pfn_to_page(check);
5506                 if (!page_count(page)) {
5507                         if (PageBuddy(page))
5508                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5509                         continue;
5510                 }
5511                 if (!PageLRU(page))
5512                         found++;
5513                 /*
5514                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5515                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5516                  * and it still to be fixed.
5517                  */
5518                 /*
5519                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5520                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5521                  *
5522                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5523                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5524                  * page at boot.
5525                  */
5526                 if (found > count)
5527                         return false;
5528         }
5529         return true;
5530 }
5531
5532 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5533 {
5534         struct zone *zone = page_zone(page);
5535         return __count_immobile_pages(zone, page, 0);
5536 }
5537
5538 int set_migratetype_isolate(struct page *page)
5539 {
5540         struct zone *zone;
5541         unsigned long flags, pfn;
5542         struct memory_isolate_notify arg;
5543         int notifier_ret;
5544         int ret = -EBUSY;
5545         int zone_idx;
5546
5547         zone = page_zone(page);
5548         zone_idx = zone_idx(zone);
5549
5550         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5551
5552         pfn = page_to_pfn(page);
5553         arg.start_pfn = pfn;
5554         arg.nr_pages = pageblock_nr_pages;
5555         arg.pages_found = 0;
5556
5557         /*
5558          * It may be possible to isolate a pageblock even if the
5559          * migratetype is not MIGRATE_MOVABLE. The memory isolation
5560          * notifier chain is used by balloon drivers to return the
5561          * number of pages in a range that are held by the balloon
5562          * driver to shrink memory. If all the pages are accounted for
5563          * by balloons, are free, or on the LRU, isolation can continue.
5564          * Later, for example, when memory hotplug notifier runs, these
5565          * pages reported as "can be isolated" should be isolated(freed)
5566          * by the balloon driver through the memory notifier chain.
5567          */
5568         notifier_ret = memory_isolate_notify(MEM_ISOLATE_COUNT, &arg);
5569         notifier_ret = notifier_to_errno(notifier_ret);
5570         if (notifier_ret)
5571                 goto out;
5572         /*
5573          * FIXME: Now, memory hotplug doesn't call shrink_slab() by itself.
5574          * We just check MOVABLE pages.
5575          */
5576         if (__count_immobile_pages(zone, page, arg.pages_found))
5577                 ret = 0;
5578
5579         /*
5580          * immobile means "not-on-lru" paes. If immobile is larger than
5581          * removable-by-driver pages reported by notifier, we'll fail.
5582          */
5583
5584 out:
5585         if (!ret) {
5586                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE);
5587                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_ISOLATE);
5588         }
5589
5590         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5591         if (!ret)
5592                 drain_all_pages();
5593         return ret;
5594 }
5595
5596 void unset_migratetype_isolate(struct page *page)
5597 {
5598         struct zone *zone;
5599         unsigned long flags;
5600         zone = page_zone(page);
5601         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5602         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
5603                 goto out;
5604         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5605         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
5606 out:
5607         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5608 }
5609
5610 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
5611 /*
5612  * All pages in the range must be isolated before calling this.
5613  */
5614 void
5615 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
5616 {
5617         struct page *page;
5618         struct zone *zone;
5619         int order, i;
5620         unsigned long pfn;
5621         unsigned long flags;
5622         /* find the first valid pfn */
5623         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
5624                 if (pfn_valid(pfn))
5625                         break;
5626         if (pfn == end_pfn)
5627                 return;
5628         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
5629         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5630         pfn = start_pfn;
5631         while (pfn < end_pfn) {
5632                 if (!pfn_valid(pfn)) {
5633                         pfn++;
5634                         continue;
5635                 }
5636                 page = pfn_to_page(pfn);
5637                 BUG_ON(page_count(page));
5638                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
5639                 order = page_order(page);
5640 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
5641                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
5642                        pfn, 1 << order, end_pfn);
5643 #endif
5644                 list_del(&page->lru);
5645                 rmv_page_order(page);
5646                 zone->free_area[order].nr_free--;
5647                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES,
5648                                       - (1UL << order));
5649                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
5650                         SetPageReserved((page+i));
5651                 pfn += (1 << order);
5652         }
5653         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5654 }
5655 #endif
5656
5657 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5658 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
5659 {
5660         struct zone *zone = page_zone(page);
5661         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
5662         unsigned long flags;
5663         int order;
5664
5665         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5666         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5667                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
5668
5669                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
5670                         break;
5671         }
5672         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5673
5674         return order < MAX_ORDER;
5675 }
5676 #endif
5677
5678 static struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
5679         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
5680         {1UL << PG_error,               "error"         },
5681         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
5682         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
5683         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
5684         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
5685         {1UL << PG_active,              "active"        },
5686         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
5687         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
5688         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
5689         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
5690         {1UL << PG_private,             "private"       },
5691         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
5692         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
5693 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
5694         {1UL << PG_head,                "head"          },
5695         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
5696 #else
5697         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
5698 #endif
5699         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
5700         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
5701         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
5702         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
5703         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
5704 #ifdef CONFIG_MMU
5705         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
5706 #endif
5707 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
5708         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
5709 #endif
5710 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
5711         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
5712 #endif
5713         {-1UL,                          NULL            },
5714 };
5715
5716 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
5717 {
5718         const char *delim = "";
5719         unsigned long mask;
5720         int i;
5721
5722         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
5723
5724         /* remove zone id */
5725         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
5726
5727         for (i = 0; pageflag_names[i].name && flags; i++) {
5728
5729                 mask = pageflag_names[i].mask;
5730                 if ((flags & mask) != mask)
5731                         continue;
5732
5733                 flags &= ~mask;
5734                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
5735                 delim = "|";
5736         }
5737
5738         /* check for left over flags */
5739         if (flags)
5740                 printk("%s%#lx", delim, flags);
5741
5742         printk(")\n");
5743 }
5744
5745 void dump_page(struct page *page)
5746 {
5747         printk(KERN_ALERT
5748                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
5749                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
5750                 page->mapping, page->index);
5751         dump_page_flags(page->flags);
5752         mem_cgroup_print_bad_page(page);
5753 }