vmscan: do not unconditionally treat zones that fail zone_reclaim() as full
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/suspend.h>
28 #include <linux/pagevec.h>
29 #include <linux/blkdev.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/oom.h>
32 #include <linux/notifier.h>
33 #include <linux/topology.h>
34 #include <linux/sysctl.h>
35 #include <linux/cpu.h>
36 #include <linux/cpuset.h>
37 #include <linux/memory_hotplug.h>
38 #include <linux/nodemask.h>
39 #include <linux/vmalloc.h>
40 #include <linux/mempolicy.h>
41 #include <linux/stop_machine.h>
42 #include <linux/sort.h>
43 #include <linux/pfn.h>
44 #include <linux/backing-dev.h>
45 #include <linux/fault-inject.h>
46 #include <linux/page-isolation.h>
47 #include <linux/page_cgroup.h>
48 #include <linux/debugobjects.h>
49 #include <linux/kmemleak.h>
50
51 #include <asm/tlbflush.h>
52 #include <asm/div64.h>
53 #include "internal.h"
54
55 /*
56  * Array of node states.
57  */
58 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
59         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
60         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
61 #ifndef CONFIG_NUMA
62         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
63 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
64         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
65 #endif
66         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
67 #endif  /* NUMA */
68 };
69 EXPORT_SYMBOL(node_states);
70
71 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
72 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
73 unsigned long highest_memmap_pfn __read_mostly;
74 int percpu_pagelist_fraction;
75
76 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
77 int pageblock_order __read_mostly;
78 #endif
79
80 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
81
82 /*
83  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
84  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
85  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
86  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
87  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
88  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
89  *
90  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
91  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
92  */
93 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
94 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
95          256,
96 #endif
97 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
98          256,
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
101          32,
102 #endif
103          32,
104 };
105
106 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
107
108 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
109 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
110          "DMA",
111 #endif
112 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
113          "DMA32",
114 #endif
115          "Normal",
116 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
117          "HighMem",
118 #endif
119          "Movable",
120 };
121
122 int min_free_kbytes = 1024;
123
124 unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
125 unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
126 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
127
128 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
129   /*
130    * MAX_ACTIVE_REGIONS determines the maximum number of distinct
131    * ranges of memory (RAM) that may be registered with add_active_range().
132    * Ranges passed to add_active_range() will be merged if possible
133    * so the number of times add_active_range() can be called is
134    * related to the number of nodes and the number of holes
135    */
136   #ifdef CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
137     /* Allow an architecture to set MAX_ACTIVE_REGIONS to save memory */
138     #define MAX_ACTIVE_REGIONS CONFIG_MAX_ACTIVE_REGIONS
139   #else
140     #if MAX_NUMNODES >= 32
141       /* If there can be many nodes, allow up to 50 holes per node */
142       #define MAX_ACTIVE_REGIONS (MAX_NUMNODES*50)
143     #else
144       /* By default, allow up to 256 distinct regions */
145       #define MAX_ACTIVE_REGIONS 256
146     #endif
147   #endif
148
149   static struct node_active_region __meminitdata early_node_map[MAX_ACTIVE_REGIONS];
150   static int __meminitdata nr_nodemap_entries;
151   static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
152   static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
153   static unsigned long __initdata required_kernelcore;
154   static unsigned long __initdata required_movablecore;
155   static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
156
157   /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
158   int movable_zone;
159   EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
160 #endif /* CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP */
161
162 #if MAX_NUMNODES > 1
163 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
164 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
165 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
166 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
167 #endif
168
169 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
170
171 static void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
172 {
173
174         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
175                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
176
177         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
178                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
179 }
180
181 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
182
183 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
184 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
185 {
186         int ret = 0;
187         unsigned seq;
188         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
189
190         do {
191                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
192                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
193                         ret = 1;
194                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
195                         ret = 1;
196         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
197
198         return ret;
199 }
200
201 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
202 {
203         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
204                 return 0;
205         if (zone != page_zone(page))
206                 return 0;
207
208         return 1;
209 }
210 /*
211  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
212  */
213 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
214 {
215         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
216                 return 1;
217         if (!page_is_consistent(zone, page))
218                 return 1;
219
220         return 0;
221 }
222 #else
223 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
224 {
225         return 0;
226 }
227 #endif
228
229 static void bad_page(struct page *page)
230 {
231         static unsigned long resume;
232         static unsigned long nr_shown;
233         static unsigned long nr_unshown;
234
235         /*
236          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
237          * or allow a steady drip of one report per second.
238          */
239         if (nr_shown == 60) {
240                 if (time_before(jiffies, resume)) {
241                         nr_unshown++;
242                         goto out;
243                 }
244                 if (nr_unshown) {
245                         printk(KERN_ALERT
246                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
247                                 nr_unshown);
248                         nr_unshown = 0;
249                 }
250                 nr_shown = 0;
251         }
252         if (nr_shown++ == 0)
253                 resume = jiffies + 60 * HZ;
254
255         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
256                 current->comm, page_to_pfn(page));
257         printk(KERN_ALERT
258                 "page:%p flags:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%lx\n",
259                 page, (void *)page->flags, page_count(page),
260                 page_mapcount(page), page->mapping, page->index);
261
262         dump_stack();
263 out:
264         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
265         __ClearPageBuddy(page);
266         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
267 }
268
269 /*
270  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
271  *
272  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
273  *
274  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
275  *
276  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
277  * the head page (even the head page has this).
278  *
279  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
280  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
281  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
282  */
283
284 static void free_compound_page(struct page *page)
285 {
286         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
287 }
288
289 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
290 {
291         int i;
292         int nr_pages = 1 << order;
293
294         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
295         set_compound_order(page, order);
296         __SetPageHead(page);
297         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
298                 struct page *p = page + i;
299
300                 __SetPageTail(p);
301                 p->first_page = page;
302         }
303 }
304
305 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
306 {
307         int i;
308         int nr_pages = 1 << order;
309         int bad = 0;
310
311         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
312             unlikely(!PageHead(page))) {
313                 bad_page(page);
314                 bad++;
315         }
316
317         __ClearPageHead(page);
318
319         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
320                 struct page *p = page + i;
321
322                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
323                         bad_page(page);
324                         bad++;
325                 }
326                 __ClearPageTail(p);
327         }
328
329         return bad;
330 }
331
332 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
333 {
334         int i;
335
336         /*
337          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
338          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
339          */
340         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
341         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
342                 clear_highpage(page + i);
343 }
344
345 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
346 {
347         set_page_private(page, order);
348         __SetPageBuddy(page);
349 }
350
351 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
352 {
353         __ClearPageBuddy(page);
354         set_page_private(page, 0);
355 }
356
357 /*
358  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
359  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
360  *
361  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
362  * the following equation:
363  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
364  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
365  * 1 buddy is #10:
366  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
367  *
368  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
369  * satisfies the following equation:
370  *     P = B & ~(1 << O)
371  *
372  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
373  */
374 static inline struct page *
375 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
376 {
377         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
378
379         return page + (buddy_idx - page_idx);
380 }
381
382 static inline unsigned long
383 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
384 {
385         return (page_idx & ~(1 << order));
386 }
387
388 /*
389  * This function checks whether a page is free && is the buddy
390  * we can do coalesce a page and its buddy if
391  * (a) the buddy is not in a hole &&
392  * (b) the buddy is in the buddy system &&
393  * (c) a page and its buddy have the same order &&
394  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
395  *
396  * For recording whether a page is in the buddy system, we use PG_buddy.
397  * Setting, clearing, and testing PG_buddy is serialized by zone->lock.
398  *
399  * For recording page's order, we use page_private(page).
400  */
401 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
402                                                                 int order)
403 {
404         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
405                 return 0;
406
407         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
408                 return 0;
409
410         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
411                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
412                 return 1;
413         }
414         return 0;
415 }
416
417 /*
418  * Freeing function for a buddy system allocator.
419  *
420  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
421  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
422  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
423  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
424  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
425  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
426  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
427  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
428  * parts of the VM system.
429  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
430  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_buddy. Page's
431  * order is recorded in page_private(page) field.
432  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
433  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
434  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
435  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
436  * triggers coalescing into a block of larger size.            
437  *
438  * -- wli
439  */
440
441 static inline void __free_one_page(struct page *page,
442                 struct zone *zone, unsigned int order,
443                 int migratetype)
444 {
445         unsigned long page_idx;
446
447         if (unlikely(PageCompound(page)))
448                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
449                         return;
450
451         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
452
453         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
454
455         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
456         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
457
458         while (order < MAX_ORDER-1) {
459                 unsigned long combined_idx;
460                 struct page *buddy;
461
462                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
463                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
464                         break;
465
466                 /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */
467                 list_del(&buddy->lru);
468                 zone->free_area[order].nr_free--;
469                 rmv_page_order(buddy);
470                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
471                 page = page + (combined_idx - page_idx);
472                 page_idx = combined_idx;
473                 order++;
474         }
475         set_page_order(page, order);
476         list_add(&page->lru,
477                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
478         zone->free_area[order].nr_free++;
479 }
480
481 #ifdef CONFIG_HAVE_MLOCKED_PAGE_BIT
482 /*
483  * free_page_mlock() -- clean up attempts to free and mlocked() page.
484  * Page should not be on lru, so no need to fix that up.
485  * free_pages_check() will verify...
486  */
487 static inline void free_page_mlock(struct page *page)
488 {
489         __ClearPageMlocked(page);
490         __dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
491         __count_vm_event(UNEVICTABLE_MLOCKFREED);
492 }
493 #else
494 static void free_page_mlock(struct page *page) { }
495 #endif
496
497 static inline int free_pages_check(struct page *page)
498 {
499         if (unlikely(page_mapcount(page) |
500                 (page->mapping != NULL)  |
501                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
502                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE))) {
503                 bad_page(page);
504                 return 1;
505         }
506         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
507                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
508         return 0;
509 }
510
511 /*
512  * Frees a list of pages. 
513  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
514  * count is the number of pages to free.
515  *
516  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
517  * see if this freeing clears that state.
518  *
519  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
520  * pinned" detection logic.
521  */
522 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
523                                         struct list_head *list, int order)
524 {
525         spin_lock(&zone->lock);
526         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
527         zone->pages_scanned = 0;
528
529         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count << order);
530         while (count--) {
531                 struct page *page;
532
533                 VM_BUG_ON(list_empty(list));
534                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
535                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
536                 list_del(&page->lru);
537                 __free_one_page(page, zone, order, page_private(page));
538         }
539         spin_unlock(&zone->lock);
540 }
541
542 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
543                                 int migratetype)
544 {
545         spin_lock(&zone->lock);
546         zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);
547         zone->pages_scanned = 0;
548
549         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1 << order);
550         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
551         spin_unlock(&zone->lock);
552 }
553
554 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
555 {
556         unsigned long flags;
557         int i;
558         int bad = 0;
559         int clearMlocked = PageMlocked(page);
560
561         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
562                 bad += free_pages_check(page + i);
563         if (bad)
564                 return;
565
566         if (!PageHighMem(page)) {
567                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
568                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
569                                            PAGE_SIZE << order);
570         }
571         arch_free_page(page, order);
572         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
573
574         local_irq_save(flags);
575         if (unlikely(clearMlocked))
576                 free_page_mlock(page);
577         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
578         free_one_page(page_zone(page), page, order,
579                                         get_pageblock_migratetype(page));
580         local_irq_restore(flags);
581 }
582
583 /*
584  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
585  */
586 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
587 {
588         if (order == 0) {
589                 __ClearPageReserved(page);
590                 set_page_count(page, 0);
591                 set_page_refcounted(page);
592                 __free_page(page);
593         } else {
594                 int loop;
595
596                 prefetchw(page);
597                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
598                         struct page *p = &page[loop];
599
600                         if (loop + 1 < BITS_PER_LONG)
601                                 prefetchw(p + 1);
602                         __ClearPageReserved(p);
603                         set_page_count(p, 0);
604                 }
605
606                 set_page_refcounted(page);
607                 __free_pages(page, order);
608         }
609 }
610
611
612 /*
613  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
614  * Please do not alter this order without good reasons and regression
615  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
616  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
617  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
618  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
619  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
620  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
621  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
622  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
623  *
624  * -- wli
625  */
626 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
627         int low, int high, struct free_area *area,
628         int migratetype)
629 {
630         unsigned long size = 1 << high;
631
632         while (high > low) {
633                 area--;
634                 high--;
635                 size >>= 1;
636                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
637                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
638                 area->nr_free++;
639                 set_page_order(&page[size], high);
640         }
641 }
642
643 /*
644  * This page is about to be returned from the page allocator
645  */
646 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
647 {
648         if (unlikely(page_mapcount(page) |
649                 (page->mapping != NULL)  |
650                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
651                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP))) {
652                 bad_page(page);
653                 return 1;
654         }
655
656         set_page_private(page, 0);
657         set_page_refcounted(page);
658
659         arch_alloc_page(page, order);
660         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
661
662         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
663                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
664
665         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
666                 prep_compound_page(page, order);
667
668         return 0;
669 }
670
671 /*
672  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
673  * the smallest available page from the freelists
674  */
675 static inline
676 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
677                                                 int migratetype)
678 {
679         unsigned int current_order;
680         struct free_area * area;
681         struct page *page;
682
683         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
684         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
685                 area = &(zone->free_area[current_order]);
686                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
687                         continue;
688
689                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
690                                                         struct page, lru);
691                 list_del(&page->lru);
692                 rmv_page_order(page);
693                 area->nr_free--;
694                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
695                 return page;
696         }
697
698         return NULL;
699 }
700
701
702 /*
703  * This array describes the order lists are fallen back to when
704  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
705  */
706 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_TYPES-1] = {
707         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
708         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
709         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
710         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE,     MIGRATE_RESERVE,   MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
711 };
712
713 /*
714  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
715  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
716  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
717  */
718 static int move_freepages(struct zone *zone,
719                           struct page *start_page, struct page *end_page,
720                           int migratetype)
721 {
722         struct page *page;
723         unsigned long order;
724         int pages_moved = 0;
725
726 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
727         /*
728          * page_zone is not safe to call in this context when
729          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
730          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
731          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
732          * grouping pages by mobility
733          */
734         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
735 #endif
736
737         for (page = start_page; page <= end_page;) {
738                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
739                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
740
741                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
742                         page++;
743                         continue;
744                 }
745
746                 if (!PageBuddy(page)) {
747                         page++;
748                         continue;
749                 }
750
751                 order = page_order(page);
752                 list_del(&page->lru);
753                 list_add(&page->lru,
754                         &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
755                 page += 1 << order;
756                 pages_moved += 1 << order;
757         }
758
759         return pages_moved;
760 }
761
762 static int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
763                                 int migratetype)
764 {
765         unsigned long start_pfn, end_pfn;
766         struct page *start_page, *end_page;
767
768         start_pfn = page_to_pfn(page);
769         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
770         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
771         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
772         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
773
774         /* Do not cross zone boundaries */
775         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
776                 start_page = page;
777         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
778                 return 0;
779
780         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
781 }
782
783 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
784 static inline struct page *
785 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
786 {
787         struct free_area * area;
788         int current_order;
789         struct page *page;
790         int migratetype, i;
791
792         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
793         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
794                                                 --current_order) {
795                 for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES - 1; i++) {
796                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
797
798                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
799                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
800                                 continue;
801
802                         area = &(zone->free_area[current_order]);
803                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
804                                 continue;
805
806                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
807                                         struct page, lru);
808                         area->nr_free--;
809
810                         /*
811                          * If breaking a large block of pages, move all free
812                          * pages to the preferred allocation list. If falling
813                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
814                          * agressive about taking ownership of free pages
815                          */
816                         if (unlikely(current_order >= (pageblock_order >> 1)) ||
817                                         start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE) {
818                                 unsigned long pages;
819                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
820                                                                 start_migratetype);
821
822                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
823                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)))
824                                         set_pageblock_migratetype(page,
825                                                                 start_migratetype);
826
827                                 migratetype = start_migratetype;
828                         }
829
830                         /* Remove the page from the freelists */
831                         list_del(&page->lru);
832                         rmv_page_order(page);
833
834                         if (current_order == pageblock_order)
835                                 set_pageblock_migratetype(page,
836                                                         start_migratetype);
837
838                         expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
839                         return page;
840                 }
841         }
842
843         return NULL;
844 }
845
846 /*
847  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
848  * Call me with the zone->lock already held.
849  */
850 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
851                                                 int migratetype)
852 {
853         struct page *page;
854
855 retry_reserve:
856         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
857
858         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
859                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
860
861                 /*
862                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
863                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
864                  * and we want just one call site
865                  */
866                 if (!page) {
867                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
868                         goto retry_reserve;
869                 }
870         }
871
872         return page;
873 }
874
875 /* 
876  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
877  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
878  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
879  */
880 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
881                         unsigned long count, struct list_head *list,
882                         int migratetype)
883 {
884         int i;
885         
886         spin_lock(&zone->lock);
887         for (i = 0; i < count; ++i) {
888                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
889                 if (unlikely(page == NULL))
890                         break;
891
892                 /*
893                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
894                  * in physical page order. The page is added to the callers and
895                  * list and the list head then moves forward. From the callers
896                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
897                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
898                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
899                  * properly.
900                  */
901                 list_add(&page->lru, list);
902                 set_page_private(page, migratetype);
903                 list = &page->lru;
904         }
905         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
906         spin_unlock(&zone->lock);
907         return i;
908 }
909
910 #ifdef CONFIG_NUMA
911 /*
912  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
913  * currently executing processor on remote nodes after they have
914  * expired.
915  *
916  * Note that this function must be called with the thread pinned to
917  * a single processor.
918  */
919 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
920 {
921         unsigned long flags;
922         int to_drain;
923
924         local_irq_save(flags);
925         if (pcp->count >= pcp->batch)
926                 to_drain = pcp->batch;
927         else
928                 to_drain = pcp->count;
929         free_pages_bulk(zone, to_drain, &pcp->list, 0);
930         pcp->count -= to_drain;
931         local_irq_restore(flags);
932 }
933 #endif
934
935 /*
936  * Drain pages of the indicated processor.
937  *
938  * The processor must either be the current processor and the
939  * thread pinned to the current processor or a processor that
940  * is not online.
941  */
942 static void drain_pages(unsigned int cpu)
943 {
944         unsigned long flags;
945         struct zone *zone;
946
947         for_each_populated_zone(zone) {
948                 struct per_cpu_pageset *pset;
949                 struct per_cpu_pages *pcp;
950
951                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
952
953                 pcp = &pset->pcp;
954                 local_irq_save(flags);
955                 free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
956                 pcp->count = 0;
957                 local_irq_restore(flags);
958         }
959 }
960
961 /*
962  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
963  */
964 void drain_local_pages(void *arg)
965 {
966         drain_pages(smp_processor_id());
967 }
968
969 /*
970  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator
971  */
972 void drain_all_pages(void)
973 {
974         on_each_cpu(drain_local_pages, NULL, 1);
975 }
976
977 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
978
979 void mark_free_pages(struct zone *zone)
980 {
981         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
982         unsigned long flags;
983         int order, t;
984         struct list_head *curr;
985
986         if (!zone->spanned_pages)
987                 return;
988
989         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
990
991         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
992         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
993                 if (pfn_valid(pfn)) {
994                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
995
996                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
997                                 swsusp_unset_page_free(page);
998                 }
999
1000         for_each_migratetype_order(order, t) {
1001                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1002                         unsigned long i;
1003
1004                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1005                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1006                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1007                 }
1008         }
1009         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1010 }
1011 #endif /* CONFIG_PM */
1012
1013 /*
1014  * Free a 0-order page
1015  */
1016 static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1017 {
1018         struct zone *zone = page_zone(page);
1019         struct per_cpu_pages *pcp;
1020         unsigned long flags;
1021         int clearMlocked = PageMlocked(page);
1022
1023         if (PageAnon(page))
1024                 page->mapping = NULL;
1025         if (free_pages_check(page))
1026                 return;
1027
1028         if (!PageHighMem(page)) {
1029                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1030                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);
1031         }
1032         arch_free_page(page, 0);
1033         kernel_map_pages(page, 1, 0);
1034
1035         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;
1036         set_page_private(page, get_pageblock_migratetype(page));
1037         local_irq_save(flags);
1038         if (unlikely(clearMlocked))
1039                 free_page_mlock(page);
1040         __count_vm_event(PGFREE);
1041
1042         if (cold)
1043                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->list);
1044         else
1045                 list_add(&page->lru, &pcp->list);
1046         pcp->count++;
1047         if (pcp->count >= pcp->high) {
1048                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
1049                 pcp->count -= pcp->batch;
1050         }
1051         local_irq_restore(flags);
1052         put_cpu();
1053 }
1054
1055 void free_hot_page(struct page *page)
1056 {
1057         free_hot_cold_page(page, 0);
1058 }
1059         
1060 void free_cold_page(struct page *page)
1061 {
1062         free_hot_cold_page(page, 1);
1063 }
1064
1065 /*
1066  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1067  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1068  * Each sub-page must be freed individually.
1069  *
1070  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1071  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1072  */
1073 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1074 {
1075         int i;
1076
1077         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1078         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1079         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1080                 set_page_refcounted(page + i);
1081 }
1082
1083 /*
1084  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1085  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1086  * or two.
1087  */
1088 static inline
1089 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1090                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1091                         int migratetype)
1092 {
1093         unsigned long flags;
1094         struct page *page;
1095         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1096         int cpu;
1097
1098 again:
1099         cpu  = get_cpu();
1100         if (likely(order == 0)) {
1101                 struct per_cpu_pages *pcp;
1102
1103                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp;
1104                 local_irq_save(flags);
1105                 if (!pcp->count) {
1106                         pcp->count = rmqueue_bulk(zone, 0,
1107                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1108                         if (unlikely(!pcp->count))
1109                                 goto failed;
1110                 }
1111
1112                 /* Find a page of the appropriate migrate type */
1113                 if (cold) {
1114                         list_for_each_entry_reverse(page, &pcp->list, lru)
1115                                 if (page_private(page) == migratetype)
1116                                         break;
1117                 } else {
1118                         list_for_each_entry(page, &pcp->list, lru)
1119                                 if (page_private(page) == migratetype)
1120                                         break;
1121                 }
1122
1123                 /* Allocate more to the pcp list if necessary */
1124                 if (unlikely(&page->lru == &pcp->list)) {
1125                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1126                                         pcp->batch, &pcp->list, migratetype);
1127                         page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
1128                 }
1129
1130                 list_del(&page->lru);
1131                 pcp->count--;
1132         } else {
1133                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1134                         /*
1135                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1136                          *
1137                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1138                          * properly detect and handle allocation failures.
1139                          *
1140                          * We most definitely don't want callers attempting to
1141                          * allocate greater than single-page units with
1142                          * __GFP_NOFAIL.
1143                          */
1144                         WARN_ON_ONCE(order > 0);
1145                 }
1146                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1147                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1148                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(1 << order));
1149                 spin_unlock(&zone->lock);
1150                 if (!page)
1151                         goto failed;
1152         }
1153
1154         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1155         zone_statistics(preferred_zone, zone);
1156         local_irq_restore(flags);
1157         put_cpu();
1158
1159         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1160         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1161                 goto again;
1162         return page;
1163
1164 failed:
1165         local_irq_restore(flags);
1166         put_cpu();
1167         return NULL;
1168 }
1169
1170 /* The ALLOC_WMARK bits are used as an index to zone->watermark */
1171 #define ALLOC_WMARK_MIN         WMARK_MIN
1172 #define ALLOC_WMARK_LOW         WMARK_LOW
1173 #define ALLOC_WMARK_HIGH        WMARK_HIGH
1174 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x04 /* don't check watermarks at all */
1175
1176 /* Mask to get the watermark bits */
1177 #define ALLOC_WMARK_MASK        (ALLOC_NO_WATERMARKS-1)
1178
1179 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
1180 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
1181 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
1182
1183 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1184
1185 static struct fail_page_alloc_attr {
1186         struct fault_attr attr;
1187
1188         u32 ignore_gfp_highmem;
1189         u32 ignore_gfp_wait;
1190         u32 min_order;
1191
1192 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1193
1194         struct dentry *ignore_gfp_highmem_file;
1195         struct dentry *ignore_gfp_wait_file;
1196         struct dentry *min_order_file;
1197
1198 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1199
1200 } fail_page_alloc = {
1201         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1202         .ignore_gfp_wait = 1,
1203         .ignore_gfp_highmem = 1,
1204         .min_order = 1,
1205 };
1206
1207 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1208 {
1209         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1210 }
1211 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1212
1213 static int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1214 {
1215         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1216                 return 0;
1217         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1218                 return 0;
1219         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1220                 return 0;
1221         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1222                 return 0;
1223
1224         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1225 }
1226
1227 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1228
1229 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1230 {
1231         mode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1232         struct dentry *dir;
1233         int err;
1234
1235         err = init_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr,
1236                                        "fail_page_alloc");
1237         if (err)
1238                 return err;
1239         dir = fail_page_alloc.attr.dentries.dir;
1240
1241         fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file =
1242                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1243                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait);
1244
1245         fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file =
1246                 debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1247                                       &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
1248         fail_page_alloc.min_order_file =
1249                 debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1250                                    &fail_page_alloc.min_order);
1251
1252         if (!fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file ||
1253             !fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file ||
1254             !fail_page_alloc.min_order_file) {
1255                 err = -ENOMEM;
1256                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_wait_file);
1257                 debugfs_remove(fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem_file);
1258                 debugfs_remove(fail_page_alloc.min_order_file);
1259                 cleanup_fault_attr_dentries(&fail_page_alloc.attr);
1260         }
1261
1262         return err;
1263 }
1264
1265 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1266
1267 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1268
1269 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1270
1271 static inline int should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1272 {
1273         return 0;
1274 }
1275
1276 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1277
1278 /*
1279  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1280  * of the allocation.
1281  */
1282 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1283                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1284 {
1285         /* free_pages my go negative - that's OK */
1286         long min = mark;
1287         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES) - (1 << order) + 1;
1288         int o;
1289
1290         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1291                 min -= min / 2;
1292         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1293                 min -= min / 4;
1294
1295         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1296                 return 0;
1297         for (o = 0; o < order; o++) {
1298                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1299                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1300
1301                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1302                 min >>= 1;
1303
1304                 if (free_pages <= min)
1305                         return 0;
1306         }
1307         return 1;
1308 }
1309
1310 #ifdef CONFIG_NUMA
1311 /*
1312  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1313  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1314  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1315  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1316  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1317  *
1318  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1319  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1320  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1321  *
1322  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1323  * nothing and returns NULL.
1324  *
1325  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1326  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1327  *
1328  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1329  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1330  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1331  * quickly as we can.
1332  */
1333 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1334 {
1335         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1336         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1337
1338         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1339         if (!zlc)
1340                 return NULL;
1341
1342         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1343                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1344                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1345         }
1346
1347         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1348                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1349                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1350         return allowednodes;
1351 }
1352
1353 /*
1354  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1355  * if it is worth looking at further for free memory:
1356  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1357  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1358  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1359  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1360  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1361  * else return false (zero) if it is not.
1362  *
1363  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1364  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1365  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1366  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1367  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1368  * into the second scan of the zonelist.
1369  *
1370  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1371  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1372  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1373  * unturned looking for a free page.
1374  */
1375 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1376                                                 nodemask_t *allowednodes)
1377 {
1378         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1379         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1380         int n;                          /* node that zone *z is on */
1381
1382         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1383         if (!zlc)
1384                 return 1;
1385
1386         i = z - zonelist->_zonerefs;
1387         n = zlc->z_to_n[i];
1388
1389         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1390         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1395  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1396  * from that zone don't waste time re-examining it.
1397  */
1398 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1399 {
1400         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1401         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1402
1403         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1404         if (!zlc)
1405                 return;
1406
1407         i = z - zonelist->_zonerefs;
1408
1409         set_bit(i, zlc->fullzones);
1410 }
1411
1412 #else   /* CONFIG_NUMA */
1413
1414 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1415 {
1416         return NULL;
1417 }
1418
1419 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1420                                 nodemask_t *allowednodes)
1421 {
1422         return 1;
1423 }
1424
1425 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1426 {
1427 }
1428 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1429
1430 /*
1431  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1432  * a page.
1433  */
1434 static struct page *
1435 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1436                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1437                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1438 {
1439         struct zoneref *z;
1440         struct page *page = NULL;
1441         int classzone_idx;
1442         struct zone *zone;
1443         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1444         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1445         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1446
1447         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1448 zonelist_scan:
1449         /*
1450          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1451          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1452          */
1453         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1454                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1455                 if (NUMA_BUILD && zlc_active &&
1456                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1457                                 continue;
1458                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1459                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1460                                 goto try_next_zone;
1461
1462                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1463                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1464                         unsigned long mark;
1465                         int ret;
1466
1467                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1468                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1469                                     classzone_idx, alloc_flags))
1470                                 goto try_this_zone;
1471
1472                         if (zone_reclaim_mode == 0)
1473                                 goto this_zone_full;
1474
1475                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1476                         switch (ret) {
1477                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1478                                 /* did not scan */
1479                                 goto try_next_zone;
1480                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1481                                 /* scanned but unreclaimable */
1482                                 goto this_zone_full;
1483                         default:
1484                                 /* did we reclaim enough */
1485                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1486                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1487                                         goto this_zone_full;
1488                         }
1489                 }
1490
1491 try_this_zone:
1492                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1493                                                 gfp_mask, migratetype);
1494                 if (page)
1495                         break;
1496 this_zone_full:
1497                 if (NUMA_BUILD)
1498                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1499 try_next_zone:
1500                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1501                         /*
1502                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1503                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1504                          */
1505                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1506                         zlc_active = 1;
1507                         did_zlc_setup = 1;
1508                 }
1509         }
1510
1511         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1512                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1513                 zlc_active = 0;
1514                 goto zonelist_scan;
1515         }
1516         return page;
1517 }
1518
1519 static inline int
1520 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1521                                 unsigned long pages_reclaimed)
1522 {
1523         /* Do not loop if specifically requested */
1524         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1525                 return 0;
1526
1527         /*
1528          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1529          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1530          * implementations.
1531          */
1532         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1533                 return 1;
1534
1535         /*
1536          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1537          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1538          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1539          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1540          * allocation still fails, we stop retrying.
1541          */
1542         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1543                 return 1;
1544
1545         /*
1546          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1547          * explicitly requests that.
1548          */
1549         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1550                 return 1;
1551
1552         return 0;
1553 }
1554
1555 static inline struct page *
1556 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1557         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1558         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1559         int migratetype)
1560 {
1561         struct page *page;
1562
1563         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1564         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1565                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1566                 return NULL;
1567         }
1568
1569         /*
1570          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1571          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1572          * we're still under heavy pressure.
1573          */
1574         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1575                 order, zonelist, high_zoneidx,
1576                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1577                 preferred_zone, migratetype);
1578         if (page)
1579                 goto out;
1580
1581         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1582         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1583                 goto out;
1584
1585         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1586         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1587
1588 out:
1589         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1590         return page;
1591 }
1592
1593 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1594 static inline struct page *
1595 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1596         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1597         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1598         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1599 {
1600         struct page *page = NULL;
1601         struct reclaim_state reclaim_state;
1602         struct task_struct *p = current;
1603
1604         cond_resched();
1605
1606         /* We now go into synchronous reclaim */
1607         cpuset_memory_pressure_bump();
1608
1609         /*
1610          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1611          */
1612         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1613         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1614         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1615         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1616
1617         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1618
1619         p->reclaim_state = NULL;
1620         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1621         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1622
1623         cond_resched();
1624
1625         if (order != 0)
1626                 drain_all_pages();
1627
1628         if (likely(*did_some_progress))
1629                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1630                                         zonelist, high_zoneidx,
1631                                         alloc_flags, preferred_zone,
1632                                         migratetype);
1633         return page;
1634 }
1635
1636 /*
1637  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1638  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1639  */
1640 static inline struct page *
1641 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1642         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1643         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1644         int migratetype)
1645 {
1646         struct page *page;
1647
1648         do {
1649                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1650                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1651                         preferred_zone, migratetype);
1652
1653                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1654                         congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1655         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1656
1657         return page;
1658 }
1659
1660 static inline
1661 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1662                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1663 {
1664         struct zoneref *z;
1665         struct zone *zone;
1666
1667         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1668                 wakeup_kswapd(zone, order);
1669 }
1670
1671 static inline int
1672 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1673 {
1674         struct task_struct *p = current;
1675         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1676         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1677
1678         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1679         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1680
1681         /*
1682          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1683          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1684          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1685          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1686          */
1687         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1688
1689         if (!wait) {
1690                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1691                 /*
1692                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1693                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1694                  */
1695                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1696         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1697                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1698
1699         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1700                 if (!in_interrupt() &&
1701                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1702                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1703                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1704         }
1705
1706         return alloc_flags;
1707 }
1708
1709 static inline struct page *
1710 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1711         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1712         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1713         int migratetype)
1714 {
1715         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1716         struct page *page = NULL;
1717         int alloc_flags;
1718         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1719         unsigned long did_some_progress;
1720         struct task_struct *p = current;
1721
1722         /*
1723          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1724          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1725          * be using allocators in order of preference for an area that is
1726          * too large.
1727          */
1728         if (WARN_ON_ONCE(order >= MAX_ORDER))
1729                 return NULL;
1730
1731         /*
1732          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1733          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1734          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1735          * using a larger set of nodes after it has established that the
1736          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1737          * over allocated.
1738          */
1739         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1740                 goto nopage;
1741
1742         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1743
1744         /*
1745          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1746          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1747          * to how we want to proceed.
1748          */
1749         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1750
1751 restart:
1752         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1753         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1754                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1755                         preferred_zone, migratetype);
1756         if (page)
1757                 goto got_pg;
1758
1759 rebalance:
1760         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1761         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1762                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1763                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1764                                 preferred_zone, migratetype);
1765                 if (page)
1766                         goto got_pg;
1767         }
1768
1769         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1770         if (!wait)
1771                 goto nopage;
1772
1773         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1774         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1775                 goto nopage;
1776
1777         /* Try direct reclaim and then allocating */
1778         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1779                                         zonelist, high_zoneidx,
1780                                         nodemask,
1781                                         alloc_flags, preferred_zone,
1782                                         migratetype, &did_some_progress);
1783         if (page)
1784                 goto got_pg;
1785
1786         /*
1787          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1788          * running out of options and have to consider going OOM
1789          */
1790         if (!did_some_progress) {
1791                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1792                         if (oom_killer_disabled)
1793                                 goto nopage;
1794                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1795                                         zonelist, high_zoneidx,
1796                                         nodemask, preferred_zone,
1797                                         migratetype);
1798                         if (page)
1799                                 goto got_pg;
1800
1801                         /*
1802                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1803                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1804                          * made, there are no other options and retrying is
1805                          * unlikely to help.
1806                          */
1807                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1808                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1809                                 goto nopage;
1810
1811                         goto restart;
1812                 }
1813         }
1814
1815         /* Check if we should retry the allocation */
1816         pages_reclaimed += did_some_progress;
1817         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1818                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1819                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1820                 goto rebalance;
1821         }
1822
1823 nopage:
1824         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1825                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1826                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1827                         p->comm, order, gfp_mask);
1828                 dump_stack();
1829                 show_mem();
1830         }
1831 got_pg:
1832         return page;
1833
1834 }
1835
1836 /*
1837  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1838  */
1839 struct page *
1840 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1841                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1842 {
1843         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1844         struct zone *preferred_zone;
1845         struct page *page;
1846         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1847
1848         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1849
1850         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1851
1852         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1853                 return NULL;
1854
1855         /*
1856          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1857          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1858          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1859          */
1860         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1861                 return NULL;
1862
1863         /* The preferred zone is used for statistics later */
1864         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1865         if (!preferred_zone)
1866                 return NULL;
1867
1868         /* First allocation attempt */
1869         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1870                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1871                         preferred_zone, migratetype);
1872         if (unlikely(!page))
1873                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1874                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1875                                 preferred_zone, migratetype);
1876
1877         return page;
1878 }
1879 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1880
1881 /*
1882  * Common helper functions.
1883  */
1884 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1885 {
1886         struct page * page;
1887         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1888         if (!page)
1889                 return 0;
1890         return (unsigned long) page_address(page);
1891 }
1892
1893 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1894
1895 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1896 {
1897         struct page * page;
1898
1899         /*
1900          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1901          * a highmem page
1902          */
1903         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1904
1905         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1906         if (page)
1907                 return (unsigned long) page_address(page);
1908         return 0;
1909 }
1910
1911 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1912
1913 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1914 {
1915         int i = pagevec_count(pvec);
1916
1917         while (--i >= 0)
1918                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1919 }
1920
1921 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1922 {
1923         if (put_page_testzero(page)) {
1924                 if (order == 0)
1925                         free_hot_page(page);
1926                 else
1927                         __free_pages_ok(page, order);
1928         }
1929 }
1930
1931 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1932
1933 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1934 {
1935         if (addr != 0) {
1936                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1937                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1938         }
1939 }
1940
1941 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1942
1943 /**
1944  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1945  * @size: the number of bytes to allocate
1946  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1947  *
1948  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1949  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1950  * allocate memory in power-of-two pages.
1951  *
1952  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1953  *
1954  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1955  */
1956 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1957 {
1958         unsigned int order = get_order(size);
1959         unsigned long addr;
1960
1961         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1962         if (addr) {
1963                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1964                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1965
1966                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1967                 while (used < alloc_end) {
1968                         free_page(used);
1969                         used += PAGE_SIZE;
1970                 }
1971         }
1972
1973         return (void *)addr;
1974 }
1975 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1976
1977 /**
1978  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
1979  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
1980  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
1981  *
1982  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
1983  */
1984 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
1985 {
1986         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
1987         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
1988
1989         while (addr < end) {
1990                 free_page(addr);
1991                 addr += PAGE_SIZE;
1992         }
1993 }
1994 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
1995
1996 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1997 {
1998         struct zoneref *z;
1999         struct zone *zone;
2000
2001         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2002         unsigned int sum = 0;
2003
2004         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2005
2006         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2007                 unsigned long size = zone->present_pages;
2008                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2009                 if (size > high)
2010                         sum += size - high;
2011         }
2012
2013         return sum;
2014 }
2015
2016 /*
2017  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2018  */
2019 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2020 {
2021         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2022 }
2023 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2024
2025 /*
2026  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2027  */
2028 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2029 {
2030         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2031 }
2032
2033 static inline void show_node(struct zone *zone)
2034 {
2035         if (NUMA_BUILD)
2036                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2037 }
2038
2039 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2040 {
2041         val->totalram = totalram_pages;
2042         val->sharedram = 0;
2043         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2044         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2045         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2046         val->freehigh = nr_free_highpages();
2047         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2048 }
2049
2050 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2051
2052 #ifdef CONFIG_NUMA
2053 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2054 {
2055         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2056
2057         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2058         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2059 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2060         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2061         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2062                         NR_FREE_PAGES);
2063 #else
2064         val->totalhigh = 0;
2065         val->freehigh = 0;
2066 #endif
2067         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2068 }
2069 #endif
2070
2071 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2072
2073 /*
2074  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2075  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2076  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2077  */
2078 void show_free_areas(void)
2079 {
2080         int cpu;
2081         struct zone *zone;
2082
2083         for_each_populated_zone(zone) {
2084                 show_node(zone);
2085                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2086
2087                 for_each_online_cpu(cpu) {
2088                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2089
2090                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2091
2092                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2093                                cpu, pageset->pcp.high,
2094                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2095                 }
2096         }
2097
2098         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
2099                 " inactive_file:%lu"
2100                 " unevictable:%lu"
2101                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2102                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2103                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2104                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2105                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2106                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2107                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2108                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2109                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2110                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2111                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2112                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
2113                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2114                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2115                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2116                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2117
2118         for_each_populated_zone(zone) {
2119                 int i;
2120
2121                 show_node(zone);
2122                 printk("%s"
2123                         " free:%lukB"
2124                         " min:%lukB"
2125                         " low:%lukB"
2126                         " high:%lukB"
2127                         " active_anon:%lukB"
2128                         " inactive_anon:%lukB"
2129                         " active_file:%lukB"
2130                         " inactive_file:%lukB"
2131                         " unevictable:%lukB"
2132                         " present:%lukB"
2133                         " pages_scanned:%lu"
2134                         " all_unreclaimable? %s"
2135                         "\n",
2136                         zone->name,
2137                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2138                         K(min_wmark_pages(zone)),
2139                         K(low_wmark_pages(zone)),
2140                         K(high_wmark_pages(zone)),
2141                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2142                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2143                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2144                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2145                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2146                         K(zone->present_pages),
2147                         zone->pages_scanned,
2148                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2149                         );
2150                 printk("lowmem_reserve[]:");
2151                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2152                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2153                 printk("\n");
2154         }
2155
2156         for_each_populated_zone(zone) {
2157                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2158
2159                 show_node(zone);
2160                 printk("%s: ", zone->name);
2161
2162                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2163                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2164                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2165                         total += nr[order] << order;
2166                 }
2167                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2168                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2169                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2170                 printk("= %lukB\n", K(total));
2171         }
2172
2173         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2174
2175         show_swap_cache_info();
2176 }
2177
2178 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2179 {
2180         zoneref->zone = zone;
2181         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2182 }
2183
2184 /*
2185  * Builds allocation fallback zone lists.
2186  *
2187  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2188  */
2189 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2190                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2191 {
2192         struct zone *zone;
2193
2194         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2195         zone_type++;
2196
2197         do {
2198                 zone_type--;
2199                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2200                 if (populated_zone(zone)) {
2201                         zoneref_set_zone(zone,
2202                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2203                         check_highest_zone(zone_type);
2204                 }
2205
2206         } while (zone_type);
2207         return nr_zones;
2208 }
2209
2210
2211 /*
2212  *  zonelist_order:
2213  *  0 = automatic detection of better ordering.
2214  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2215  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2216  *
2217  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2218  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2219  */
2220 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2221 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2222 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2223
2224 /* zonelist order in the kernel.
2225  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2226  */
2227 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2228 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2229
2230
2231 #ifdef CONFIG_NUMA
2232 /* The value user specified ....changed by config */
2233 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2234 /* string for sysctl */
2235 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2236 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2237
2238 /*
2239  * interface for configure zonelist ordering.
2240  * command line option "numa_zonelist_order"
2241  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2242  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2243  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2244  */
2245
2246 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2247 {
2248         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2249                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2250         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2251                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2252         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2253                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2254         } else {
2255                 printk(KERN_WARNING
2256                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2257                         "%s\n", s);
2258                 return -EINVAL;
2259         }
2260         return 0;
2261 }
2262
2263 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2264 {
2265         if (s)
2266                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2267         return 0;
2268 }
2269 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2270
2271 /*
2272  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2273  */
2274 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2275                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2276                 loff_t *ppos)
2277 {
2278         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2279         int ret;
2280
2281         if (write)
2282                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2283                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2284         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2285         if (ret)
2286                 return ret;
2287         if (write) {
2288                 int oldval = user_zonelist_order;
2289                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2290                         /*
2291                          * bogus value.  restore saved string
2292                          */
2293                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2294                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2295                         user_zonelist_order = oldval;
2296                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2297                         build_all_zonelists();
2298         }
2299         return 0;
2300 }
2301
2302
2303 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2304 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2305
2306 /**
2307  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2308  * @node: node whose fallback list we're appending
2309  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2310  *
2311  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2312  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2313  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2314  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2315  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2316  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2317  * on them otherwise.
2318  * It returns -1 if no node is found.
2319  */
2320 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2321 {
2322         int n, val;
2323         int min_val = INT_MAX;
2324         int best_node = -1;
2325         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2326
2327         /* Use the local node if we haven't already */
2328         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2329                 node_set(node, *used_node_mask);
2330                 return node;
2331         }
2332
2333         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2334
2335                 /* Don't want a node to appear more than once */
2336                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2337                         continue;
2338
2339                 /* Use the distance array to find the distance */
2340                 val = node_distance(node, n);
2341
2342                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2343                 val += (n < node);
2344
2345                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2346                 tmp = cpumask_of_node(n);
2347                 if (!cpumask_empty(tmp))
2348                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2349
2350                 /* Slight preference for less loaded node */
2351                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2352                 val += node_load[n];
2353
2354                 if (val < min_val) {
2355                         min_val = val;
2356                         best_node = n;
2357                 }
2358         }
2359
2360         if (best_node >= 0)
2361                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2362
2363         return best_node;
2364 }
2365
2366
2367 /*
2368  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2369  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2370  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2371  */
2372 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2373 {
2374         int j;
2375         struct zonelist *zonelist;
2376
2377         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2378         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2379                 ;
2380         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2381                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2382         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2383         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2384 }
2385
2386 /*
2387  * Build gfp_thisnode zonelists
2388  */
2389 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2390 {
2391         int j;
2392         struct zonelist *zonelist;
2393
2394         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2395         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2396         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2397         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2398 }
2399
2400 /*
2401  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2402  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2403  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2404  * may still exist in local DMA zone.
2405  */
2406 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2407
2408 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2409 {
2410         int pos, j, node;
2411         int zone_type;          /* needs to be signed */
2412         struct zone *z;
2413         struct zonelist *zonelist;
2414
2415         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2416         pos = 0;
2417         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2418                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2419                         node = node_order[j];
2420                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2421                         if (populated_zone(z)) {
2422                                 zoneref_set_zone(z,
2423                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2424                                 check_highest_zone(zone_type);
2425                         }
2426                 }
2427         }
2428         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2429         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2430 }
2431
2432 static int default_zonelist_order(void)
2433 {
2434         int nid, zone_type;
2435         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2436         struct zone *z;
2437         int average_size;
2438         /*
2439          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2440          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2441          * into OOM very easily.
2442          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2443          */
2444         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2445         low_kmem_size = 0;
2446         total_size = 0;
2447         for_each_online_node(nid) {
2448                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2449                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2450                         if (populated_zone(z)) {
2451                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2452                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2453                                 total_size += z->present_pages;
2454                         }
2455                 }
2456         }
2457         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2458             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2459                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2460         /*
2461          * look into each node's config.
2462          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2463          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2464          */
2465         average_size = total_size /
2466                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2467         for_each_online_node(nid) {
2468                 low_kmem_size = 0;
2469                 total_size = 0;
2470                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2471                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2472                         if (populated_zone(z)) {
2473                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2474                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2475                                 total_size += z->present_pages;
2476                         }
2477                 }
2478                 if (low_kmem_size &&
2479                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2480                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2481                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2482         }
2483         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2484 }
2485
2486 static void set_zonelist_order(void)
2487 {
2488         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2489                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2490         else
2491                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2492 }
2493
2494 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2495 {
2496         int j, node, load;
2497         enum zone_type i;
2498         nodemask_t used_mask;
2499         int local_node, prev_node;
2500         struct zonelist *zonelist;
2501         int order = current_zonelist_order;
2502
2503         /* initialize zonelists */
2504         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2505                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2506                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2507                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2508         }
2509
2510         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2511         local_node = pgdat->node_id;
2512         load = nr_online_nodes;
2513         prev_node = local_node;
2514         nodes_clear(used_mask);
2515
2516         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2517         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2518         j = 0;
2519
2520         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2521                 int distance = node_distance(local_node, node);
2522
2523                 /*
2524                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2525                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2526                  */
2527                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2528                         zone_reclaim_mode = 1;
2529
2530                 /*
2531                  * We don't want to pressure a particular node.
2532                  * So adding penalty to the first node in same
2533                  * distance group to make it round-robin.
2534                  */
2535                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2536                         node_load[node] = load;
2537
2538                 prev_node = node;
2539                 load--;
2540                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2541                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2542                 else
2543                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2544         }
2545
2546         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2547                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2548                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2549         }
2550
2551         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2552 }
2553
2554 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2555 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2556 {
2557         struct zonelist *zonelist;
2558         struct zonelist_cache *zlc;
2559         struct zoneref *z;
2560
2561         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2562         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2563         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2564         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2565                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2566 }
2567
2568
2569 #else   /* CONFIG_NUMA */
2570
2571 static void set_zonelist_order(void)
2572 {
2573         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2574 }
2575
2576 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2577 {
2578         int node, local_node;
2579         enum zone_type j;
2580         struct zonelist *zonelist;
2581
2582         local_node = pgdat->node_id;
2583
2584         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2585         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2586
2587         /*
2588          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2589          * of all the other nodes.
2590          * We don't want to pressure a particular node, so when
2591          * building the zones for node N, we make sure that the
2592          * zones coming right after the local ones are those from
2593          * node N+1 (modulo N)
2594          */
2595         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2596                 if (!node_online(node))
2597                         continue;
2598                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2599                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2600         }
2601         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2602                 if (!node_online(node))
2603                         continue;
2604                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2605                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2606         }
2607
2608         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2609         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2610 }
2611
2612 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2613 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2614 {
2615         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2616 }
2617
2618 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2619
2620 /* return values int ....just for stop_machine() */
2621 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2622 {
2623         int nid;
2624
2625         for_each_online_node(nid) {
2626                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2627
2628                 build_zonelists(pgdat);
2629                 build_zonelist_cache(pgdat);
2630         }
2631         return 0;
2632 }
2633
2634 void build_all_zonelists(void)
2635 {
2636         set_zonelist_order();
2637
2638         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2639                 __build_all_zonelists(NULL);
2640                 mminit_verify_zonelist();
2641                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2642         } else {
2643                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2644                    of zonelist */
2645                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2646                 /* cpuset refresh routine should be here */
2647         }
2648         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2649         /*
2650          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2651          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2652          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2653          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2654          * disabled and enable it later
2655          */
2656         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2657                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2658         else
2659                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2660
2661         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2662                 "Total pages: %ld\n",
2663                         nr_online_nodes,
2664                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2665                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2666                         vm_total_pages);
2667 #ifdef CONFIG_NUMA
2668         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2669 #endif
2670 }
2671
2672 /*
2673  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2674  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2675  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2676  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2677  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2678  * conservative, even though it seems large.
2679  *
2680  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2681  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2682  */
2683 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2684
2685 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2686 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2687 {
2688         unsigned long size = 1;
2689
2690         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2691
2692         while (size < pages)
2693                 size <<= 1;
2694
2695         /*
2696          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2697          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2698          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2699          */
2700         size = min(size, 4096UL);
2701
2702         return max(size, 4UL);
2703 }
2704 #else
2705 /*
2706  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2707  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2708  *
2709  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2710  *
2711  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2712  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2713  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2714  *
2715  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2716  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2717  *
2718  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2719  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2720  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2721  */
2722 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2723 {
2724         return 4096UL;
2725 }
2726 #endif
2727
2728 /*
2729  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2730  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2731  * hash function before the remainder is taken.
2732  */
2733 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2734 {
2735         return ffz(~size);
2736 }
2737
2738 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2739
2740 /*
2741  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2742  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2743  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2744  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2745  * blocks as reclaim kicks in
2746  */
2747 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2748 {
2749         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2750         struct page *page;
2751         unsigned long reserve, block_migratetype;
2752
2753         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2754         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2755         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2756         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2757                                                         pageblock_order;
2758
2759         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2760                 if (!pfn_valid(pfn))
2761                         continue;
2762                 page = pfn_to_page(pfn);
2763
2764                 /* Watch out for overlapping nodes */
2765                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2766                         continue;
2767
2768                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2769                 if (PageReserved(page))
2770                         continue;
2771
2772                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2773
2774                 /* If this block is reserved, account for it */
2775                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2776                         reserve--;
2777                         continue;
2778                 }
2779
2780                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2781                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2782                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2783                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2784                         reserve--;
2785                         continue;
2786                 }
2787
2788                 /*
2789                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2790                  * take it back
2791                  */
2792                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2793                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2794                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2795                 }
2796         }
2797 }
2798
2799 /*
2800  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2801  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2802  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2803  */
2804 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2805                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2806 {
2807         struct page *page;
2808         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2809         unsigned long pfn;
2810         struct zone *z;
2811
2812         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2813                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2814
2815         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2816         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2817                 /*
2818                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2819                  * handed to this function.  They do not
2820                  * exist on hotplugged memory.
2821                  */
2822                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2823                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2824                                 continue;
2825                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2826                                 continue;
2827                 }
2828                 page = pfn_to_page(pfn);
2829                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2830                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2831                 init_page_count(page);
2832                 reset_page_mapcount(page);
2833                 SetPageReserved(page);
2834                 /*
2835                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2836                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2837                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2838                  * the address space during boot when many long-lived
2839                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2840                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2841                  * setup_zone_migrate_reserve()
2842                  *
2843                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2844                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2845                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2846                  * pfn out of zone.
2847                  */
2848                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2849                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2850                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2851                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2852
2853                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2854 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2855                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2856                 if (!is_highmem_idx(zone))
2857                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2858 #endif
2859         }
2860 }
2861
2862 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2863 {
2864         int order, t;
2865         for_each_migratetype_order(order, t) {
2866                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2867                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2868         }
2869 }
2870
2871 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2872 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2873         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2874 #endif
2875
2876 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2877 {
2878 #ifdef CONFIG_MMU
2879         int batch;
2880
2881         /*
2882          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2883          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2884          *
2885          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2886          */
2887         batch = zone->present_pages / 1024;
2888         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2889                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2890         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2891         if (batch < 1)
2892                 batch = 1;
2893
2894         /*
2895          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2896          * of 2 value was found to be more likely to have
2897          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2898          *
2899          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2900          * batches of pages, one task can end up with a lot
2901          * of pages of one half of the possible page colors
2902          * and the other with pages of the other colors.
2903          */
2904         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2905
2906         return batch;
2907
2908 #else
2909         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2910          * conditions.
2911          *
2912          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2913          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2914          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2915          *
2916          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2917          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2918          * can be a significant delay between the individual batches being
2919          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2920          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2921          */
2922         return 0;
2923 #endif
2924 }
2925
2926 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2927 {
2928         struct per_cpu_pages *pcp;
2929
2930         memset(p, 0, sizeof(*p));
2931
2932         pcp = &p->pcp;
2933         pcp->count = 0;
2934         pcp->high = 6 * batch;
2935         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2936         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2937 }
2938
2939 /*
2940  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2941  * to the value high for the pageset p.
2942  */
2943
2944 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2945                                 unsigned long high)
2946 {
2947         struct per_cpu_pages *pcp;
2948
2949         pcp = &p->pcp;
2950         pcp->high = high;
2951         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2952         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2953                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2954 }
2955
2956
2957 #ifdef CONFIG_NUMA
2958 /*
2959  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2960  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2961  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2962  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2963  * with interrupts disabled.
2964  *
2965  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2966  *
2967  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2968  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2969  * hotplugged processors.
2970  *
2971  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2972  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2973  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2974  */
2975 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2976
2977 /*
2978  * Dynamically allocate memory for the
2979  * per cpu pageset array in struct zone.
2980  */
2981 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2982 {
2983         struct zone *zone, *dzone;
2984         int node = cpu_to_node(cpu);
2985
2986         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
2987
2988         for_each_populated_zone(zone) {
2989                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2990                                          GFP_KERNEL, node);
2991                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2992                         goto bad;
2993
2994                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2995
2996                 if (percpu_pagelist_fraction)
2997                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2998                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2999         }
3000
3001         return 0;
3002 bad:
3003         for_each_zone(dzone) {
3004                 if (!populated_zone(dzone))
3005                         continue;
3006                 if (dzone == zone)
3007                         break;
3008                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
3009                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
3010         }
3011         return -ENOMEM;
3012 }
3013
3014 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
3015 {
3016         struct zone *zone;
3017
3018         for_each_zone(zone) {
3019                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3020
3021                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3022                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3023                         kfree(pset);
3024                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
3025         }
3026 }
3027
3028 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3029                 unsigned long action,
3030                 void *hcpu)
3031 {
3032         int cpu = (long)hcpu;
3033         int ret = NOTIFY_OK;
3034
3035         switch (action) {
3036         case CPU_UP_PREPARE:
3037         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3038                 if (process_zones(cpu))
3039                         ret = NOTIFY_BAD;
3040                 break;
3041         case CPU_UP_CANCELED:
3042         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3043         case CPU_DEAD:
3044         case CPU_DEAD_FROZEN:
3045                 free_zone_pagesets(cpu);
3046                 break;
3047         default:
3048                 break;
3049         }
3050         return ret;
3051 }
3052
3053 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3054         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3055
3056 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3057 {
3058         int err;
3059
3060         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3061          * A cpuup callback will do this for every cpu
3062          * as it comes online
3063          */
3064         err = process_zones(smp_processor_id());
3065         BUG_ON(err);
3066         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3067 }
3068
3069 #endif
3070
3071 static noinline __init_refok
3072 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3073 {
3074         int i;
3075         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3076         size_t alloc_size;
3077
3078         /*
3079          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3080          * per zone.
3081          */
3082         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3083                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3084         zone->wait_table_bits =
3085                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3086         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3087                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3088
3089         if (!slab_is_available()) {
3090                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3091                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3092         } else {
3093                 /*
3094                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3095                  * via memory hot-add.
3096                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3097                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3098                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3099                  * node itself as well.
3100                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3101                  * necessary.
3102                  */
3103                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3104         }
3105         if (!zone->wait_table)
3106                 return -ENOMEM;
3107
3108         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3109                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3110
3111         return 0;
3112 }
3113
3114 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3115 {
3116         int cpu;
3117         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3118
3119         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3120 #ifdef CONFIG_NUMA
3121                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3122                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3123                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3124 #else
3125                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3126 #endif
3127         }
3128         if (zone->present_pages)
3129                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3130                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3131 }
3132
3133 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3134                                         unsigned long zone_start_pfn,
3135                                         unsigned long size,
3136                                         enum memmap_context context)
3137 {
3138         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3139         int ret;
3140         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3141         if (ret)
3142                 return ret;
3143         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3144
3145         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3146
3147         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3148                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3149                         pgdat->node_id,
3150                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3151                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3152
3153         zone_init_free_lists(zone);
3154
3155         return 0;
3156 }
3157
3158 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3159 /*
3160  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3161  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3162  */
3163 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3164 {
3165         int i;
3166
3167         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3168                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3169                         return i;
3170
3171         return -1;
3172 }
3173
3174 /*
3175  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3176  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3177  */
3178 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3179 {
3180         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3181                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3182                         return index;
3183
3184         return -1;
3185 }
3186
3187 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3188 /*
3189  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3190  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3191  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3192  * alternative
3193  */
3194 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3195 {
3196         int i;
3197
3198         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3199                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3200                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3201
3202                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3203                         return early_node_map[i].nid;
3204         }
3205         /* This is a memory hole */
3206         return -1;
3207 }
3208 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3209
3210 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3211 {
3212         int nid;
3213
3214         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3215         if (nid >= 0)
3216                 return nid;
3217         /* just returns 0 */
3218         return 0;
3219 }
3220
3221 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3222 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3223 {
3224         int nid;
3225
3226         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3227         if (nid >= 0 && nid != node)
3228                 return false;
3229         return true;
3230 }
3231 #endif
3232
3233 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3234 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3235         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3236                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3237
3238 /**
3239  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3240  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3241  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3242  *
3243  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3244  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3245  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3246  */
3247 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3248                                                 unsigned long max_low_pfn)
3249 {
3250         int i;
3251
3252         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3253                 unsigned long size_pages = 0;
3254                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3255
3256                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3257                         continue;
3258
3259                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3260                         end_pfn = max_low_pfn;
3261
3262                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3263                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3264                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3265                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3266         }
3267 }
3268
3269 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3270 {
3271         int i;
3272         int ret;
3273
3274         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3275                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3276                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3277                 if (ret)
3278                         break;
3279         }
3280 }
3281 /**
3282  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3283  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3284  *
3285  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3286  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3287  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3288  */
3289 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3290 {
3291         int i;
3292
3293         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3294                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3295                                 early_node_map[i].start_pfn,
3296                                 early_node_map[i].end_pfn);
3297 }
3298
3299 /**
3300  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3301  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3302  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3303  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3304  *
3305  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3306  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3307  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3308  * PFNs will be 0.
3309  */
3310 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3311                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3312 {
3313         int i;
3314         *start_pfn = -1UL;
3315         *end_pfn = 0;
3316
3317         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3318                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3319                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3320         }
3321
3322         if (*start_pfn == -1UL)
3323                 *start_pfn = 0;
3324 }
3325
3326 /*
3327  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3328  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3329  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3330  */
3331 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3332 {
3333         int zone_index;
3334         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3335                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3336                         continue;
3337
3338                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3339                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3340                         break;
3341         }
3342
3343         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3344         movable_zone = zone_index;
3345 }
3346
3347 /*
3348  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3349  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3350  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3351  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3352  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3353  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3354  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3355  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3356  */
3357 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3358                                         unsigned long zone_type,
3359                                         unsigned long node_start_pfn,
3360                                         unsigned long node_end_pfn,
3361                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3362                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3363 {
3364         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3365         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3366                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3367                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3368                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3369                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,