vmscan: properly account for the number of page cache pages zone_reclaim() can reclaim
[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                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1466                         if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1467                                     classzone_idx, alloc_flags)) {
1468                                 if (!zone_reclaim_mode ||
1469                                     !zone_reclaim(zone, gfp_mask, order))
1470                                         goto this_zone_full;
1471                         }
1472                 }
1473
1474                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1475                                                 gfp_mask, migratetype);
1476                 if (page)
1477                         break;
1478 this_zone_full:
1479                 if (NUMA_BUILD)
1480                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1481 try_next_zone:
1482                 if (NUMA_BUILD && !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1483                         /*
1484                          * we do zlc_setup after the first zone is tried but only
1485                          * if there are multiple nodes make it worthwhile
1486                          */
1487                         allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1488                         zlc_active = 1;
1489                         did_zlc_setup = 1;
1490                 }
1491         }
1492
1493         if (unlikely(NUMA_BUILD && page == NULL && zlc_active)) {
1494                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1495                 zlc_active = 0;
1496                 goto zonelist_scan;
1497         }
1498         return page;
1499 }
1500
1501 static inline int
1502 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1503                                 unsigned long pages_reclaimed)
1504 {
1505         /* Do not loop if specifically requested */
1506         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
1507                 return 0;
1508
1509         /*
1510          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
1511          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
1512          * implementations.
1513          */
1514         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
1515                 return 1;
1516
1517         /*
1518          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
1519          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
1520          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
1521          * large as the allocation's order. In both cases, if the
1522          * allocation still fails, we stop retrying.
1523          */
1524         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
1525                 return 1;
1526
1527         /*
1528          * Don't let big-order allocations loop unless the caller
1529          * explicitly requests that.
1530          */
1531         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1532                 return 1;
1533
1534         return 0;
1535 }
1536
1537 static inline struct page *
1538 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1539         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1540         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1541         int migratetype)
1542 {
1543         struct page *page;
1544
1545         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
1546         if (!try_set_zone_oom(zonelist, gfp_mask)) {
1547                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
1548                 return NULL;
1549         }
1550
1551         /*
1552          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
1553          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
1554          * we're still under heavy pressure.
1555          */
1556         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
1557                 order, zonelist, high_zoneidx,
1558                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
1559                 preferred_zone, migratetype);
1560         if (page)
1561                 goto out;
1562
1563         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
1564         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1565                 goto out;
1566
1567         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
1568         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1569
1570 out:
1571         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
1572         return page;
1573 }
1574
1575 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
1576 static inline struct page *
1577 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1578         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1579         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
1580         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
1581 {
1582         struct page *page = NULL;
1583         struct reclaim_state reclaim_state;
1584         struct task_struct *p = current;
1585
1586         cond_resched();
1587
1588         /* We now go into synchronous reclaim */
1589         cpuset_memory_pressure_bump();
1590
1591         /*
1592          * The task's cpuset might have expanded its set of allowable nodes
1593          */
1594         p->flags |= PF_MEMALLOC;
1595         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
1596         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
1597         p->reclaim_state = &reclaim_state;
1598
1599         *did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
1600
1601         p->reclaim_state = NULL;
1602         lockdep_clear_current_reclaim_state();
1603         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
1604
1605         cond_resched();
1606
1607         if (order != 0)
1608                 drain_all_pages();
1609
1610         if (likely(*did_some_progress))
1611                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1612                                         zonelist, high_zoneidx,
1613                                         alloc_flags, preferred_zone,
1614                                         migratetype);
1615         return page;
1616 }
1617
1618 /*
1619  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
1620  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
1621  */
1622 static inline struct page *
1623 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1624         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1625         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1626         int migratetype)
1627 {
1628         struct page *page;
1629
1630         do {
1631                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
1632                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
1633                         preferred_zone, migratetype);
1634
1635                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1636                         congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1637         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
1638
1639         return page;
1640 }
1641
1642 static inline
1643 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
1644                                                 enum zone_type high_zoneidx)
1645 {
1646         struct zoneref *z;
1647         struct zone *zone;
1648
1649         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
1650                 wakeup_kswapd(zone, order);
1651 }
1652
1653 static inline int
1654 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
1655 {
1656         struct task_struct *p = current;
1657         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
1658         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1659
1660         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
1661         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != ALLOC_HIGH);
1662
1663         /*
1664          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
1665          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
1666          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
1667          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
1668          */
1669         alloc_flags |= (gfp_mask & __GFP_HIGH);
1670
1671         if (!wait) {
1672                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1673                 /*
1674                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
1675                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1676                  */
1677                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
1678         } else if (unlikely(rt_task(p)))
1679                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
1680
1681         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
1682                 if (!in_interrupt() &&
1683                     ((p->flags & PF_MEMALLOC) ||
1684                      unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
1685                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
1686         }
1687
1688         return alloc_flags;
1689 }
1690
1691 static inline struct page *
1692 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1693         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
1694         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
1695         int migratetype)
1696 {
1697         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
1698         struct page *page = NULL;
1699         int alloc_flags;
1700         unsigned long pages_reclaimed = 0;
1701         unsigned long did_some_progress;
1702         struct task_struct *p = current;
1703
1704         /*
1705          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
1706          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
1707          * be using allocators in order of preference for an area that is
1708          * too large.
1709          */
1710         if (WARN_ON_ONCE(order >= MAX_ORDER))
1711                 return NULL;
1712
1713         /*
1714          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
1715          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
1716          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
1717          * using a larger set of nodes after it has established that the
1718          * allowed per node queues are empty and that nodes are
1719          * over allocated.
1720          */
1721         if (NUMA_BUILD && (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
1722                 goto nopage;
1723
1724         wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx);
1725
1726         /*
1727          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
1728          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
1729          * to how we want to proceed.
1730          */
1731         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
1732
1733 restart:
1734         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
1735         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
1736                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
1737                         preferred_zone, migratetype);
1738         if (page)
1739                 goto got_pg;
1740
1741 rebalance:
1742         /* Allocate without watermarks if the context allows */
1743         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
1744                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
1745                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1746                                 preferred_zone, migratetype);
1747                 if (page)
1748                         goto got_pg;
1749         }
1750
1751         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
1752         if (!wait)
1753                 goto nopage;
1754
1755         /* Avoid recursion of direct reclaim */
1756         if (p->flags & PF_MEMALLOC)
1757                 goto nopage;
1758
1759         /* Try direct reclaim and then allocating */
1760         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
1761                                         zonelist, high_zoneidx,
1762                                         nodemask,
1763                                         alloc_flags, preferred_zone,
1764                                         migratetype, &did_some_progress);
1765         if (page)
1766                 goto got_pg;
1767
1768         /*
1769          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
1770          * running out of options and have to consider going OOM
1771          */
1772         if (!did_some_progress) {
1773                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1774                         if (oom_killer_disabled)
1775                                 goto nopage;
1776                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
1777                                         zonelist, high_zoneidx,
1778                                         nodemask, preferred_zone,
1779                                         migratetype);
1780                         if (page)
1781                                 goto got_pg;
1782
1783                         /*
1784                          * The OOM killer does not trigger for high-order
1785                          * ~__GFP_NOFAIL allocations so if no progress is being
1786                          * made, there are no other options and retrying is
1787                          * unlikely to help.
1788                          */
1789                         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
1790                                                 !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
1791                                 goto nopage;
1792
1793                         goto restart;
1794                 }
1795         }
1796
1797         /* Check if we should retry the allocation */
1798         pages_reclaimed += did_some_progress;
1799         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, pages_reclaimed)) {
1800                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
1801                 congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1802                 goto rebalance;
1803         }
1804
1805 nopage:
1806         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1807                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1808                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1809                         p->comm, order, gfp_mask);
1810                 dump_stack();
1811                 show_mem();
1812         }
1813 got_pg:
1814         return page;
1815
1816 }
1817
1818 /*
1819  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
1820  */
1821 struct page *
1822 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
1823                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
1824 {
1825         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
1826         struct zone *preferred_zone;
1827         struct page *page;
1828         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
1829
1830         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
1831
1832         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
1833
1834         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
1835                 return NULL;
1836
1837         /*
1838          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
1839          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
1840          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
1841          */
1842         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
1843                 return NULL;
1844
1845         /* The preferred zone is used for statistics later */
1846         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, nodemask, &preferred_zone);
1847         if (!preferred_zone)
1848                 return NULL;
1849
1850         /* First allocation attempt */
1851         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
1852                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET,
1853                         preferred_zone, migratetype);
1854         if (unlikely(!page))
1855                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
1856                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
1857                                 preferred_zone, migratetype);
1858
1859         return page;
1860 }
1861 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
1862
1863 /*
1864  * Common helper functions.
1865  */
1866 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1867 {
1868         struct page * page;
1869         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1870         if (!page)
1871                 return 0;
1872         return (unsigned long) page_address(page);
1873 }
1874
1875 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1876
1877 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1878 {
1879         struct page * page;
1880
1881         /*
1882          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1883          * a highmem page
1884          */
1885         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1886
1887         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1888         if (page)
1889                 return (unsigned long) page_address(page);
1890         return 0;
1891 }
1892
1893 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1894
1895 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1896 {
1897         int i = pagevec_count(pvec);
1898
1899         while (--i >= 0)
1900                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1901 }
1902
1903 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1904 {
1905         if (put_page_testzero(page)) {
1906                 if (order == 0)
1907                         free_hot_page(page);
1908                 else
1909                         __free_pages_ok(page, order);
1910         }
1911 }
1912
1913 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1914
1915 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1916 {
1917         if (addr != 0) {
1918                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1919                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1920         }
1921 }
1922
1923 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1924
1925 /**
1926  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
1927  * @size: the number of bytes to allocate
1928  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
1929  *
1930  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
1931  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
1932  * allocate memory in power-of-two pages.
1933  *
1934  * This function is also limited by MAX_ORDER.
1935  *
1936  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
1937  */
1938 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
1939 {
1940         unsigned int order = get_order(size);
1941         unsigned long addr;
1942
1943         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
1944         if (addr) {
1945                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
1946                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
1947
1948                 split_page(virt_to_page(addr), order);
1949                 while (used < alloc_end) {
1950                         free_page(used);
1951                         used += PAGE_SIZE;
1952                 }
1953         }
1954
1955         return (void *)addr;
1956 }
1957 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
1958
1959 /**
1960  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
1961  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
1962  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
1963  *
1964  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
1965  */
1966 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
1967 {
1968         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
1969         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
1970
1971         while (addr < end) {
1972                 free_page(addr);
1973                 addr += PAGE_SIZE;
1974         }
1975 }
1976 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
1977
1978 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1979 {
1980         struct zoneref *z;
1981         struct zone *zone;
1982
1983         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1984         unsigned int sum = 0;
1985
1986         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
1987
1988         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
1989                 unsigned long size = zone->present_pages;
1990                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
1991                 if (size > high)
1992                         sum += size - high;
1993         }
1994
1995         return sum;
1996 }
1997
1998 /*
1999  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2000  */
2001 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2002 {
2003         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2004 }
2005 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2006
2007 /*
2008  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2009  */
2010 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2011 {
2012         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2013 }
2014
2015 static inline void show_node(struct zone *zone)
2016 {
2017         if (NUMA_BUILD)
2018                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2019 }
2020
2021 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2022 {
2023         val->totalram = totalram_pages;
2024         val->sharedram = 0;
2025         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2026         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2027         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2028         val->freehigh = nr_free_highpages();
2029         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2030 }
2031
2032 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2033
2034 #ifdef CONFIG_NUMA
2035 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2036 {
2037         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2038
2039         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2040         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2041 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2042         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2043         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2044                         NR_FREE_PAGES);
2045 #else
2046         val->totalhigh = 0;
2047         val->freehigh = 0;
2048 #endif
2049         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2050 }
2051 #endif
2052
2053 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2054
2055 /*
2056  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2057  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2058  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2059  */
2060 void show_free_areas(void)
2061 {
2062         int cpu;
2063         struct zone *zone;
2064
2065         for_each_populated_zone(zone) {
2066                 show_node(zone);
2067                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2068
2069                 for_each_online_cpu(cpu) {
2070                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2071
2072                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
2073
2074                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2075                                cpu, pageset->pcp.high,
2076                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2077                 }
2078         }
2079
2080         printk("Active_anon:%lu active_file:%lu inactive_anon:%lu\n"
2081                 " inactive_file:%lu"
2082                 " unevictable:%lu"
2083                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2084                 " free:%lu slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n",
2085                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2086                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2087                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2088                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2089                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2090                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2091                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2092                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2093                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2094                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
2095                         global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2096                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2097                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2098                 global_page_state(NR_BOUNCE));
2099
2100         for_each_populated_zone(zone) {
2101                 int i;
2102
2103                 show_node(zone);
2104                 printk("%s"
2105                         " free:%lukB"
2106                         " min:%lukB"
2107                         " low:%lukB"
2108                         " high:%lukB"
2109                         " active_anon:%lukB"
2110                         " inactive_anon:%lukB"
2111                         " active_file:%lukB"
2112                         " inactive_file:%lukB"
2113                         " unevictable:%lukB"
2114                         " present:%lukB"
2115                         " pages_scanned:%lu"
2116                         " all_unreclaimable? %s"
2117                         "\n",
2118                         zone->name,
2119                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
2120                         K(min_wmark_pages(zone)),
2121                         K(low_wmark_pages(zone)),
2122                         K(high_wmark_pages(zone)),
2123                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
2124                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
2125                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
2126                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
2127                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
2128                         K(zone->present_pages),
2129                         zone->pages_scanned,
2130                         (zone_is_all_unreclaimable(zone) ? "yes" : "no")
2131                         );
2132                 printk("lowmem_reserve[]:");
2133                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
2134                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2135                 printk("\n");
2136         }
2137
2138         for_each_populated_zone(zone) {
2139                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
2140
2141                 show_node(zone);
2142                 printk("%s: ", zone->name);
2143
2144                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2145                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2146                         nr[order] = zone->free_area[order].nr_free;
2147                         total += nr[order] << order;
2148                 }
2149                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2150                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++)
2151                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
2152                 printk("= %lukB\n", K(total));
2153         }
2154
2155         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
2156
2157         show_swap_cache_info();
2158 }
2159
2160 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
2161 {
2162         zoneref->zone = zone;
2163         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
2164 }
2165
2166 /*
2167  * Builds allocation fallback zone lists.
2168  *
2169  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
2170  */
2171 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
2172                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
2173 {
2174         struct zone *zone;
2175
2176         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
2177         zone_type++;
2178
2179         do {
2180                 zone_type--;
2181                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
2182                 if (populated_zone(zone)) {
2183                         zoneref_set_zone(zone,
2184                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
2185                         check_highest_zone(zone_type);
2186                 }
2187
2188         } while (zone_type);
2189         return nr_zones;
2190 }
2191
2192
2193 /*
2194  *  zonelist_order:
2195  *  0 = automatic detection of better ordering.
2196  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
2197  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
2198  *
2199  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
2200  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
2201  */
2202 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
2203 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
2204 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
2205
2206 /* zonelist order in the kernel.
2207  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
2208  */
2209 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2210 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
2211
2212
2213 #ifdef CONFIG_NUMA
2214 /* The value user specified ....changed by config */
2215 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2216 /* string for sysctl */
2217 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
2218 char numa_zonelist_order[16] = "default";
2219
2220 /*
2221  * interface for configure zonelist ordering.
2222  * command line option "numa_zonelist_order"
2223  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
2224  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
2225  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
2226  */
2227
2228 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
2229 {
2230         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
2231                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
2232         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
2233                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
2234         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
2235                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2236         } else {
2237                 printk(KERN_WARNING
2238                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
2239                         "%s\n", s);
2240                 return -EINVAL;
2241         }
2242         return 0;
2243 }
2244
2245 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
2246 {
2247         if (s)
2248                 return __parse_numa_zonelist_order(s);
2249         return 0;
2250 }
2251 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
2252
2253 /*
2254  * sysctl handler for numa_zonelist_order
2255  */
2256 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
2257                 struct file *file, void __user *buffer, size_t *length,
2258                 loff_t *ppos)
2259 {
2260         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
2261         int ret;
2262
2263         if (write)
2264                 strncpy(saved_string, (char*)table->data,
2265                         NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2266         ret = proc_dostring(table, write, file, buffer, length, ppos);
2267         if (ret)
2268                 return ret;
2269         if (write) {
2270                 int oldval = user_zonelist_order;
2271                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
2272                         /*
2273                          * bogus value.  restore saved string
2274                          */
2275                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
2276                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
2277                         user_zonelist_order = oldval;
2278                 } else if (oldval != user_zonelist_order)
2279                         build_all_zonelists();
2280         }
2281         return 0;
2282 }
2283
2284
2285 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
2286 static int node_load[MAX_NUMNODES];
2287
2288 /**
2289  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
2290  * @node: node whose fallback list we're appending
2291  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
2292  *
2293  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
2294  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
2295  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
2296  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
2297  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
2298  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
2299  * on them otherwise.
2300  * It returns -1 if no node is found.
2301  */
2302 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
2303 {
2304         int n, val;
2305         int min_val = INT_MAX;
2306         int best_node = -1;
2307         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
2308
2309         /* Use the local node if we haven't already */
2310         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
2311                 node_set(node, *used_node_mask);
2312                 return node;
2313         }
2314
2315         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
2316
2317                 /* Don't want a node to appear more than once */
2318                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
2319                         continue;
2320
2321                 /* Use the distance array to find the distance */
2322                 val = node_distance(node, n);
2323
2324                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
2325                 val += (n < node);
2326
2327                 /* Give preference to headless and unused nodes */
2328                 tmp = cpumask_of_node(n);
2329                 if (!cpumask_empty(tmp))
2330                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
2331
2332                 /* Slight preference for less loaded node */
2333                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
2334                 val += node_load[n];
2335
2336                 if (val < min_val) {
2337                         min_val = val;
2338                         best_node = n;
2339                 }
2340         }
2341
2342         if (best_node >= 0)
2343                 node_set(best_node, *used_node_mask);
2344
2345         return best_node;
2346 }
2347
2348
2349 /*
2350  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
2351  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
2352  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
2353  */
2354 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
2355 {
2356         int j;
2357         struct zonelist *zonelist;
2358
2359         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2360         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
2361                 ;
2362         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2363                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2364         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2365         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2366 }
2367
2368 /*
2369  * Build gfp_thisnode zonelists
2370  */
2371 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2372 {
2373         int j;
2374         struct zonelist *zonelist;
2375
2376         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
2377         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2378         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2379         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2380 }
2381
2382 /*
2383  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
2384  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
2385  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
2386  * may still exist in local DMA zone.
2387  */
2388 static int node_order[MAX_NUMNODES];
2389
2390 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
2391 {
2392         int pos, j, node;
2393         int zone_type;          /* needs to be signed */
2394         struct zone *z;
2395         struct zonelist *zonelist;
2396
2397         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2398         pos = 0;
2399         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
2400                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
2401                         node = node_order[j];
2402                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
2403                         if (populated_zone(z)) {
2404                                 zoneref_set_zone(z,
2405                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
2406                                 check_highest_zone(zone_type);
2407                         }
2408                 }
2409         }
2410         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
2411         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
2412 }
2413
2414 static int default_zonelist_order(void)
2415 {
2416         int nid, zone_type;
2417         unsigned long low_kmem_size,total_size;
2418         struct zone *z;
2419         int average_size;
2420         /*
2421          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the sytem.
2422          * If they are really small and used heavily, the system can fall
2423          * into OOM very easily.
2424          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and confgigures zone order.
2425          */
2426         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
2427         low_kmem_size = 0;
2428         total_size = 0;
2429         for_each_online_node(nid) {
2430                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2431                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2432                         if (populated_zone(z)) {
2433                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2434                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2435                                 total_size += z->present_pages;
2436                         }
2437                 }
2438         }
2439         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
2440             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
2441                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
2442         /*
2443          * look into each node's config.
2444          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
2445          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
2446          */
2447         average_size = total_size /
2448                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
2449         for_each_online_node(nid) {
2450                 low_kmem_size = 0;
2451                 total_size = 0;
2452                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
2453                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
2454                         if (populated_zone(z)) {
2455                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
2456                                         low_kmem_size += z->present_pages;
2457                                 total_size += z->present_pages;
2458                         }
2459                 }
2460                 if (low_kmem_size &&
2461                     total_size > average_size && /* ignore small node */
2462                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
2463                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
2464         }
2465         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
2466 }
2467
2468 static void set_zonelist_order(void)
2469 {
2470         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
2471                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
2472         else
2473                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
2474 }
2475
2476 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2477 {
2478         int j, node, load;
2479         enum zone_type i;
2480         nodemask_t used_mask;
2481         int local_node, prev_node;
2482         struct zonelist *zonelist;
2483         int order = current_zonelist_order;
2484
2485         /* initialize zonelists */
2486         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
2487                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
2488                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
2489                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
2490         }
2491
2492         /* NUMA-aware ordering of nodes */
2493         local_node = pgdat->node_id;
2494         load = nr_online_nodes;
2495         prev_node = local_node;
2496         nodes_clear(used_mask);
2497
2498         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
2499         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
2500         j = 0;
2501
2502         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
2503                 int distance = node_distance(local_node, node);
2504
2505                 /*
2506                  * If another node is sufficiently far away then it is better
2507                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
2508                  */
2509                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
2510                         zone_reclaim_mode = 1;
2511
2512                 /*
2513                  * We don't want to pressure a particular node.
2514                  * So adding penalty to the first node in same
2515                  * distance group to make it round-robin.
2516                  */
2517                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
2518                         node_load[node] = load;
2519
2520                 prev_node = node;
2521                 load--;
2522                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
2523                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
2524                 else
2525                         node_order[j++] = node; /* remember order */
2526         }
2527
2528         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
2529                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
2530                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
2531         }
2532
2533         build_thisnode_zonelists(pgdat);
2534 }
2535
2536 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
2537 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2538 {
2539         struct zonelist *zonelist;
2540         struct zonelist_cache *zlc;
2541         struct zoneref *z;
2542
2543         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2544         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
2545         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2546         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
2547                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
2548 }
2549
2550
2551 #else   /* CONFIG_NUMA */
2552
2553 static void set_zonelist_order(void)
2554 {
2555         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
2556 }
2557
2558 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
2559 {
2560         int node, local_node;
2561         enum zone_type j;
2562         struct zonelist *zonelist;
2563
2564         local_node = pgdat->node_id;
2565
2566         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
2567         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
2568
2569         /*
2570          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
2571          * of all the other nodes.
2572          * We don't want to pressure a particular node, so when
2573          * building the zones for node N, we make sure that the
2574          * zones coming right after the local ones are those from
2575          * node N+1 (modulo N)
2576          */
2577         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
2578                 if (!node_online(node))
2579                         continue;
2580                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2581                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2582         }
2583         for (node = 0; node < local_node; node++) {
2584                 if (!node_online(node))
2585                         continue;
2586                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
2587                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
2588         }
2589
2590         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
2591         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
2592 }
2593
2594 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
2595 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
2596 {
2597         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
2598 }
2599
2600 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2601
2602 /* return values int ....just for stop_machine() */
2603 static int __build_all_zonelists(void *dummy)
2604 {
2605         int nid;
2606
2607         for_each_online_node(nid) {
2608                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2609
2610                 build_zonelists(pgdat);
2611                 build_zonelist_cache(pgdat);
2612         }
2613         return 0;
2614 }
2615
2616 void build_all_zonelists(void)
2617 {
2618         set_zonelist_order();
2619
2620         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
2621                 __build_all_zonelists(NULL);
2622                 mminit_verify_zonelist();
2623                 cpuset_init_current_mems_allowed();
2624         } else {
2625                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
2626                    of zonelist */
2627                 stop_machine(__build_all_zonelists, NULL, NULL);
2628                 /* cpuset refresh routine should be here */
2629         }
2630         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
2631         /*
2632          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
2633          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
2634          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
2635          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
2636          * disabled and enable it later
2637          */
2638         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
2639                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
2640         else
2641                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
2642
2643         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
2644                 "Total pages: %ld\n",
2645                         nr_online_nodes,
2646                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
2647                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
2648                         vm_total_pages);
2649 #ifdef CONFIG_NUMA
2650         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
2651 #endif
2652 }
2653
2654 /*
2655  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
2656  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
2657  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
2658  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
2659  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
2660  * conservative, even though it seems large.
2661  *
2662  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
2663  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
2664  */
2665 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
2666
2667 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
2668 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2669 {
2670         unsigned long size = 1;
2671
2672         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
2673
2674         while (size < pages)
2675                 size <<= 1;
2676
2677         /*
2678          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
2679          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
2680          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
2681          */
2682         size = min(size, 4096UL);
2683
2684         return max(size, 4UL);
2685 }
2686 #else
2687 /*
2688  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
2689  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
2690  *
2691  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
2692  *
2693  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
2694  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
2695  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
2696  *
2697  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
2698  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
2699  *
2700  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
2701  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
2702  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
2703  */
2704 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
2705 {
2706         return 4096UL;
2707 }
2708 #endif
2709
2710 /*
2711  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
2712  * to extract the more random high bits from the multiplicative
2713  * hash function before the remainder is taken.
2714  */
2715 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
2716 {
2717         return ffz(~size);
2718 }
2719
2720 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
2721
2722 /*
2723  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
2724  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
2725  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
2726  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
2727  * blocks as reclaim kicks in
2728  */
2729 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
2730 {
2731         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn;
2732         struct page *page;
2733         unsigned long reserve, block_migratetype;
2734
2735         /* Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve */
2736         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2737         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
2738         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
2739                                                         pageblock_order;
2740
2741         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
2742                 if (!pfn_valid(pfn))
2743                         continue;
2744                 page = pfn_to_page(pfn);
2745
2746                 /* Watch out for overlapping nodes */
2747                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
2748                         continue;
2749
2750                 /* Blocks with reserved pages will never free, skip them. */
2751                 if (PageReserved(page))
2752                         continue;
2753
2754                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
2755
2756                 /* If this block is reserved, account for it */
2757                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2758                         reserve--;
2759                         continue;
2760                 }
2761
2762                 /* Suitable for reserving if this block is movable */
2763                 if (reserve > 0 && block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
2764                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_RESERVE);
2765                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_RESERVE);
2766                         reserve--;
2767                         continue;
2768                 }
2769
2770                 /*
2771                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
2772                  * take it back
2773                  */
2774                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
2775                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2776                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
2777                 }
2778         }
2779 }
2780
2781 /*
2782  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
2783  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
2784  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
2785  */
2786 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
2787                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
2788 {
2789         struct page *page;
2790         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
2791         unsigned long pfn;
2792         struct zone *z;
2793
2794         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
2795                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
2796
2797         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
2798         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
2799                 /*
2800                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
2801                  * handed to this function.  They do not
2802                  * exist on hotplugged memory.
2803                  */
2804                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
2805                         if (!early_pfn_valid(pfn))
2806                                 continue;
2807                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
2808                                 continue;
2809                 }
2810                 page = pfn_to_page(pfn);
2811                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
2812                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
2813                 init_page_count(page);
2814                 reset_page_mapcount(page);
2815                 SetPageReserved(page);
2816                 /*
2817                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
2818                  * movable at startup. This will force kernel allocations
2819                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
2820                  * the address space during boot when many long-lived
2821                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
2822                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
2823                  * setup_zone_migrate_reserve()
2824                  *
2825                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
2826                  * can be created for invalid pages (for alignment)
2827                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
2828                  * pfn out of zone.
2829                  */
2830                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
2831                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
2832                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
2833                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
2834
2835                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
2836 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
2837                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
2838                 if (!is_highmem_idx(zone))
2839                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
2840 #endif
2841         }
2842 }
2843
2844 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
2845 {
2846         int order, t;
2847         for_each_migratetype_order(order, t) {
2848                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
2849                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
2850         }
2851 }
2852
2853 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
2854 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
2855         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
2856 #endif
2857
2858 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
2859 {
2860 #ifdef CONFIG_MMU
2861         int batch;
2862
2863         /*
2864          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
2865          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
2866          *
2867          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
2868          */
2869         batch = zone->present_pages / 1024;
2870         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
2871                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
2872         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
2873         if (batch < 1)
2874                 batch = 1;
2875
2876         /*
2877          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
2878          * of 2 value was found to be more likely to have
2879          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
2880          *
2881          * For example if 2 tasks are alternately allocating
2882          * batches of pages, one task can end up with a lot
2883          * of pages of one half of the possible page colors
2884          * and the other with pages of the other colors.
2885          */
2886         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
2887
2888         return batch;
2889
2890 #else
2891         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
2892          * conditions.
2893          *
2894          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
2895          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
2896          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
2897          *
2898          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
2899          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
2900          * can be a significant delay between the individual batches being
2901          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
2902          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
2903          */
2904         return 0;
2905 #endif
2906 }
2907
2908 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
2909 {
2910         struct per_cpu_pages *pcp;
2911
2912         memset(p, 0, sizeof(*p));
2913
2914         pcp = &p->pcp;
2915         pcp->count = 0;
2916         pcp->high = 6 * batch;
2917         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
2918         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
2919 }
2920
2921 /*
2922  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
2923  * to the value high for the pageset p.
2924  */
2925
2926 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
2927                                 unsigned long high)
2928 {
2929         struct per_cpu_pages *pcp;
2930
2931         pcp = &p->pcp;
2932         pcp->high = high;
2933         pcp->batch = max(1UL, high/4);
2934         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
2935                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
2936 }
2937
2938
2939 #ifdef CONFIG_NUMA
2940 /*
2941  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
2942  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
2943  * that an item put on a list will immediately be handed over to
2944  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
2945  * with interrupts disabled.
2946  *
2947  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
2948  *
2949  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
2950  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
2951  * hotplugged processors.
2952  *
2953  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
2954  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
2955  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
2956  */
2957 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
2958
2959 /*
2960  * Dynamically allocate memory for the
2961  * per cpu pageset array in struct zone.
2962  */
2963 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
2964 {
2965         struct zone *zone, *dzone;
2966         int node = cpu_to_node(cpu);
2967
2968         node_set_state(node, N_CPU);    /* this node has a cpu */
2969
2970         for_each_populated_zone(zone) {
2971                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
2972                                          GFP_KERNEL, node);
2973                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
2974                         goto bad;
2975
2976                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
2977
2978                 if (percpu_pagelist_fraction)
2979                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
2980                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
2981         }
2982
2983         return 0;
2984 bad:
2985         for_each_zone(dzone) {
2986                 if (!populated_zone(dzone))
2987                         continue;
2988                 if (dzone == zone)
2989                         break;
2990                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
2991                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
2992         }
2993         return -ENOMEM;
2994 }
2995
2996 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
2997 {
2998         struct zone *zone;
2999
3000         for_each_zone(zone) {
3001                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
3002
3003                 /* Free per_cpu_pageset if it is slab allocated */
3004                 if (pset != &boot_pageset[cpu])
3005                         kfree(pset);
3006                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
3007         }
3008 }
3009
3010 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3011                 unsigned long action,
3012                 void *hcpu)
3013 {
3014         int cpu = (long)hcpu;
3015         int ret = NOTIFY_OK;
3016
3017         switch (action) {
3018         case CPU_UP_PREPARE:
3019         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3020                 if (process_zones(cpu))
3021                         ret = NOTIFY_BAD;
3022                 break;
3023         case CPU_UP_CANCELED:
3024         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3025         case CPU_DEAD:
3026         case CPU_DEAD_FROZEN:
3027                 free_zone_pagesets(cpu);
3028                 break;
3029         default:
3030                 break;
3031         }
3032         return ret;
3033 }
3034
3035 static struct notifier_block __cpuinitdata pageset_notifier =
3036         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
3037
3038 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
3039 {
3040         int err;
3041
3042         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
3043          * A cpuup callback will do this for every cpu
3044          * as it comes online
3045          */
3046         err = process_zones(smp_processor_id());
3047         BUG_ON(err);
3048         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
3049 }
3050
3051 #endif
3052
3053 static noinline __init_refok
3054 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
3055 {
3056         int i;
3057         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3058         size_t alloc_size;
3059
3060         /*
3061          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
3062          * per zone.
3063          */
3064         zone->wait_table_hash_nr_entries =
3065                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
3066         zone->wait_table_bits =
3067                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
3068         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
3069                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
3070
3071         if (!slab_is_available()) {
3072                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
3073                         alloc_bootmem_node(pgdat, alloc_size);
3074         } else {
3075                 /*
3076                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
3077                  * via memory hot-add.
3078                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
3079                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
3080                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
3081                  * node itself as well.
3082                  * To use this new node's memory, further consideration will be
3083                  * necessary.
3084                  */
3085                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
3086         }
3087         if (!zone->wait_table)
3088                 return -ENOMEM;
3089
3090         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
3091                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
3092
3093         return 0;
3094 }
3095
3096 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
3097 {
3098         int cpu;
3099         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
3100
3101         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
3102 #ifdef CONFIG_NUMA
3103                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
3104                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
3105                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
3106 #else
3107                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
3108 #endif
3109         }
3110         if (zone->present_pages)
3111                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
3112                         zone->name, zone->present_pages, batch);
3113 }
3114
3115 __meminit int init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
3116                                         unsigned long zone_start_pfn,
3117                                         unsigned long size,
3118                                         enum memmap_context context)
3119 {
3120         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
3121         int ret;
3122         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
3123         if (ret)
3124                 return ret;
3125         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
3126
3127         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
3128
3129         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
3130                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
3131                         pgdat->node_id,
3132                         (unsigned long)zone_idx(zone),
3133                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
3134
3135         zone_init_free_lists(zone);
3136
3137         return 0;
3138 }
3139
3140 #ifdef CONFIG_ARCH_POPULATES_NODE_MAP
3141 /*
3142  * Basic iterator support. Return the first range of PFNs for a node
3143  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns first region regardless of node
3144  */
3145 static int __meminit first_active_region_index_in_nid(int nid)
3146 {
3147         int i;
3148
3149         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++)
3150                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[i].nid == nid)
3151                         return i;
3152
3153         return -1;
3154 }
3155
3156 /*
3157  * Basic iterator support. Return the next active range of PFNs for a node
3158  * Note: nid == MAX_NUMNODES returns next region regardless of node
3159  */
3160 static int __meminit next_active_region_index_in_nid(int index, int nid)
3161 {
3162         for (index = index + 1; index < nr_nodemap_entries; index++)
3163                 if (nid == MAX_NUMNODES || early_node_map[index].nid == nid)
3164                         return index;
3165
3166         return -1;
3167 }
3168
3169 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
3170 /*
3171  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
3172  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
3173  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
3174  * alternative
3175  */
3176 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3177 {
3178         int i;
3179
3180         for (i = 0; i < nr_nodemap_entries; i++) {
3181                 unsigned long start_pfn = early_node_map[i].start_pfn;
3182                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3183
3184                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
3185                         return early_node_map[i].nid;
3186         }
3187         /* This is a memory hole */
3188         return -1;
3189 }
3190 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
3191
3192 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
3193 {
3194         int nid;
3195
3196         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3197         if (nid >= 0)
3198                 return nid;
3199         /* just returns 0 */
3200         return 0;
3201 }
3202
3203 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
3204 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
3205 {
3206         int nid;
3207
3208         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
3209         if (nid >= 0 && nid != node)
3210                 return false;
3211         return true;
3212 }
3213 #endif
3214
3215 /* Basic iterator support to walk early_node_map[] */
3216 #define for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) \
3217         for (i = first_active_region_index_in_nid(nid); i != -1; \
3218                                 i = next_active_region_index_in_nid(i, nid))
3219
3220 /**
3221  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
3222  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
3223  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
3224  *
3225  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3226  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3227  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
3228  */
3229 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid,
3230                                                 unsigned long max_low_pfn)
3231 {
3232         int i;
3233
3234         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3235                 unsigned long size_pages = 0;
3236                 unsigned long end_pfn = early_node_map[i].end_pfn;
3237
3238                 if (early_node_map[i].start_pfn >= max_low_pfn)
3239                         continue;
3240
3241                 if (end_pfn > max_low_pfn)
3242                         end_pfn = max_low_pfn;
3243
3244                 size_pages = end_pfn - early_node_map[i].start_pfn;
3245                 free_bootmem_node(NODE_DATA(early_node_map[i].nid),
3246                                 PFN_PHYS(early_node_map[i].start_pfn),
3247                                 size_pages << PAGE_SHIFT);
3248         }
3249 }
3250
3251 void __init work_with_active_regions(int nid, work_fn_t work_fn, void *data)
3252 {
3253         int i;
3254         int ret;
3255
3256         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3257                 ret = work_fn(early_node_map[i].start_pfn,
3258                               early_node_map[i].end_pfn, data);
3259                 if (ret)
3260                         break;
3261         }
3262 }
3263 /**
3264  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
3265  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
3266  *
3267  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
3268  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
3269  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
3270  */
3271 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
3272 {
3273         int i;
3274
3275         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid)
3276                 memory_present(early_node_map[i].nid,
3277                                 early_node_map[i].start_pfn,
3278                                 early_node_map[i].end_pfn);
3279 }
3280
3281 /**
3282  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
3283  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
3284  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
3285  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
3286  *
3287  * It returns the start and end page frame of a node based on information
3288  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
3289  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
3290  * PFNs will be 0.
3291  */
3292 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
3293                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
3294 {
3295         int i;
3296         *start_pfn = -1UL;
3297         *end_pfn = 0;
3298
3299         for_each_active_range_index_in_nid(i, nid) {
3300                 *start_pfn = min(*start_pfn, early_node_map[i].start_pfn);
3301                 *end_pfn = max(*end_pfn, early_node_map[i].end_pfn);
3302         }
3303
3304         if (*start_pfn == -1UL)
3305                 *start_pfn = 0;
3306 }
3307
3308 /*
3309  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
3310  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
3311  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
3312  */
3313 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
3314 {
3315         int zone_index;
3316         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
3317                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
3318                         continue;
3319
3320                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
3321                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
3322                         break;
3323         }
3324
3325         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
3326         movable_zone = zone_index;
3327 }
3328
3329 /*
3330  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
3331  * because it is sized independant of architecture. Unlike the other zones,
3332  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
3333  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
3334  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
3335  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
3336  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
3337  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
3338  */
3339 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
3340                                         unsigned long zone_type,
3341                                         unsigned long node_start_pfn,
3342                                         unsigned long node_end_pfn,
3343                                         unsigned long *zone_start_pfn,
3344                                         unsigned long *zone_end_pfn)
3345 {
3346         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
3347         if (zone_movable_pfn[nid]) {
3348                 /* Size ZONE_MOVABLE */
3349                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
3350                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3351                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
3352                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
3353
3354                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
3355                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
3356                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
3357                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
3358
3359                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
3360                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
3361                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
3362         }
3363 }
3364
3365 /*
3366  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
3367  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
3368  */
3369 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
3370                                         unsigned long zone_type,
3371                                         unsigned long *ignored)